無功補償元件的選型與應(yīng)用(投切開關(guān)篇)

安科瑞 戴金花

江蘇安科瑞電器制造有限公司

　　摘要： 隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，企業(yè)對供電的需求與電力設(shè)備的質(zhì)量提出了更高的要求，電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與電能質(zhì)量、無功功率有著密不可分的關(guān)系。

　　關(guān)鍵詞：無功補償 投切開關(guān) 復(fù)合開關(guān) 晶閘管開關(guān)

　　引言：無功補償對電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行具有重要作用。合理選擇無功補償方案和無功補償元器件意義重大，投切開關(guān)的選擇更加是決定了電容器的使用壽命。本文重點分析了常用無功補償元器件投切開關(guān)的特點，并對各種投切開關(guān)的性能進行了比較。

　　1簡介

　　無功補償投切開關(guān)顧名思義是用來在無功補償裝置中控制電容投入與切除的元件，無功補償投切元件又分為很多種類，大致可以分為機械開關(guān)類和電子開關(guān)類。

　　2 原理

　　最先應(yīng)用于低壓電容器投切的開關(guān)是交流接觸器，這是一種傳統(tǒng)的電容器投切方式，由于三相交流電的相位互成120°，對交流接觸器投切控制，理論上不存在最佳操作相位點(即投切瞬時不可選擇性)，使得它投入或切除電網(wǎng)時，要產(chǎn)生一個暫態(tài)的過渡過程，又因電容器是電壓不能瞬變的器件，并聯(lián)電容器由交流接觸器投切電網(wǎng)時，由于其相位點是隨機的，所以會產(chǎn)生幅值很大、頻率很高的浪涌電流(涌流最大時可能超過100倍電容器額定電流)。為了改善這些缺陷，出現(xiàn)了所謂投切電容器專用接觸器，就是在接觸器的主觸頭處并以帶電阻的輔助觸頭，在合閘時先合上輔助觸頭，然后再合上主觸頭，以此減低浪涌電流;而分閘時時序恰好相反，先分主觸頭，而后再分輔助觸頭，以此減輕電弧對觸頭的燒損。但這一措施僅僅是一種改良而已，并未在根本上解決問題，涌流、過電壓和諧波污染仍然存在，對電容器和裝置的壽命仍有很大的影響，所以其在低壓電容器投切領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越少。但由于其投資低、控制簡單，所以至今在不少技術(shù)要求低的地方仍在應(yīng)用，但可以預(yù)見，隨著電容器投切開關(guān)的發(fā)展，將逐步被淘汰。

　　隨著電力電子器件應(yīng)用的發(fā)展和普及，后來人們研發(fā)出由可控硅為核心的固態(tài)繼電器。其原理為通過電壓、電流過零檢測控制，保證在電壓零區(qū)附近投入電容器組，從而避免了合閘涌流的產(chǎn)生，而切斷又在電流過零時完成，避免了暫態(tài)過電壓的出現(xiàn)，這就從功能上符合了電容器的過零投切的要求，另外由于可控硅的觸發(fā)次數(shù)沒有限制，可以實現(xiàn)準(zhǔn)動態(tài)補償(響應(yīng)時間在毫秒級)，因此適用于電容器的頻繁投切，非常適用于頻繁變化的負(fù)荷情況，相對于交流接觸器有了質(zhì)的飛躍?？煽毓栝_關(guān)的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、損耗大、成本高、可靠性差，優(yōu)點是能實現(xiàn)過零投切、動作迅速、反應(yīng)快，多用于動態(tài)補償?shù)膱龊?，而不適用于常規(guī)低壓電容器投切的無功補償裝置中。

　　當(dāng)仔細分析研究了交流接觸器和可控硅開關(guān)的各自優(yōu)缺點之后，發(fā)現(xiàn)如果把二者巧妙地結(jié)合來，優(yōu)勢互補，發(fā)揮接觸器運行功耗小和可控硅開關(guān)過零投切的優(yōu)點，便是一個較為理想的投切元件，這就是開發(fā)復(fù)合開關(guān)的基本思路，這種投切開關(guān)同時具備了交流接觸器和電力電子投切開關(guān)二者的優(yōu)點，不但抑制了涌流、避免了拉弧而且功耗較低，不再需要配備笨重的散熱器和冷卻風(fēng)扇。要把二者結(jié)合起來的關(guān)鍵是相互之間的時序配合必須默契，可控硅開關(guān)負(fù)責(zé)控制電容器的投入和切除，交流接觸器負(fù)責(zé)保持電容器投入后的接通，當(dāng)接觸器投入后可控硅開關(guān)就立即退出運行，這樣就避免了可控硅元件的發(fā)熱。

　　3 三種投切開關(guān)的對比

　　4選型

　　4.1復(fù)合開關(guān)型號說明

　　

　　4.2晶閘管開關(guān)型號說明

　　

　　5產(chǎn)品特點

　　5.1復(fù)合開關(guān)產(chǎn)品特點

　　l 可控硅耐壓：可控硅耐壓不低于2000V，具有過壓、過流及電流瞬變保護措施。

　　l 放電技術(shù)：電容能在2S內(nèi)完成對殘壓的放電。

　　l 軟件過流檢測技術(shù)：能夠準(zhǔn)確找出過零點，檢測到諧波時不發(fā)出投入命令。

　　5.2晶閘管開關(guān)產(chǎn)品特點

　　l 可控硅耐壓：可控硅耐壓不低于2000V，具有過壓、過流及電流瞬變保護措施。

　　l 上電、掉電無誤觸發(fā)：上電時不會誤投入電容，掉電時能及時切除已投入的電容。

　　l 過零投切：過零投切、無涌流、不產(chǎn)生諧波。

　　6結(jié)束語

　　綜上所述，電網(wǎng)無功補償是一項建設(shè)性的技術(shù)措施，對電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行有重要作用。電網(wǎng)和負(fù)載的特點選擇合理的補償方式是有效補償?shù)年P(guān)鍵。針對目前電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，在做無功補償時一定要選擇合適的裝置，各種投切元件各有優(yōu)缺點。利用他們不同的特性可以在不同的行業(yè)中各占有一席之地。因此對于如何選擇好投切器件，需要對負(fù)載有個清楚的了解。選擇最合適的投切器件來補償不同的負(fù)荷，保證電容電抗的壽命和無功補償裝置的補償效果，為客戶創(chuàng)造價值。

　　【參考文獻】

　　[1] 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版

　　作者簡介：戴金花，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)。Email：2880157871@qq.com QQ：2880157871 手機：18860995103 電話：0510-86179967 傳真：0510-86179963網(wǎng)址：http://www.acrel-et.com/