配電網(wǎng)中低壓無(wú)功補償裝置應用經(jīng)驗

摘 要：通過(guò)對目前使用的不同方式的智能型低壓無(wú)功補償裝置的比較。以及對實(shí)際應用中出現的部分問(wèn)題進(jìn)行初步分析，提出了對無(wú)功補償方案選擇及裝置的選擇建議。

在配網(wǎng)中，低壓無(wú)功補償對提高電能質(zhì)量，降低線(xiàn)路損失具有重要意義。得到了廣泛應用。但無(wú)功補償裝置生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多，用戶(hù)情況千差萬(wàn)別，不同補償裝置的實(shí)際運行效果各不相同，給無(wú)功補償的管理帶來(lái)了很大困難。結合實(shí)際應用中出現的問(wèn)題，就低壓無(wú)功補償裝置的三大部分投切開(kāi)關(guān)、電容器、控制器，以及設計方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析和總結，提出了一些建議供大家共同探討。

1 投切開(kāi)關(guān)

投切開(kāi)關(guān)主要包括接觸器、雙向晶閘管、復合開(kāi)關(guān)三種方式。

1.1 接觸器

接觸器是使用時(shí)間最長(cháng)，應用最廣泛的一種方式。相對于其他方式，其最大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，因此應用最為廣泛。但接觸器在投切電容器時(shí)，容易產(chǎn)生較大的涌流，燒毀接觸器的觸點(diǎn)，導致電容器損壞。

接觸器這種方式適用于負荷相對比較穩定，功率因數變動(dòng)頻率較低的無(wú)功補償，具有良好的效果。

1.2 雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)

這種方式通過(guò)檢測電壓的過(guò)零點(diǎn)，在上下半波分別控制正反兩支晶閘管的通斷，來(lái)投切電容器組。由于是在過(guò)零點(diǎn)投人，因此避免了合閘涌流的沖擊，避免了電容器受到過(guò)電壓的沖擊。

但此種方式很大的一個(gè)問(wèn)題是散熱。晶閘管在導通后理論上相當于短路，需長(cháng)時(shí)間通過(guò)額定電流，而實(shí)際上晶閘管是存在一個(gè)導通壓降 ，一般為1.5 V左右。以一個(gè)總補償量為160 kvar的補償柜為例。電容器分為8組，每20 kvar，則A相中流過(guò)的電流為52.6 A，每只晶閘管功耗為P=1.5×52.6=78.9 w，兩只晶閘管近160 w。相當于點(diǎn)兩只80 w的燈泡。而晶閘管正常工作的殼溫不超過(guò)80℃ ，若長(cháng)時(shí)間過(guò)熱，可導致晶閘管性能下降直至燒毀。因此必須加散熱器、風(fēng)扇以及溫控繼電器。但是，當夏天室外溫度較高，配電室內不通風(fēng)，又有變壓器等發(fā)熱源時(shí)，裝置的環(huán)境溫度即有可能達到50℃ 以上，即便散熱也很難保證晶閘管溫升小于80℃。在加了散熱器、風(fēng)扇以及溫控回路后，需要的補償柜內的安裝空間更大，裝配非常麻煩，可靠性也隨之降低。而且由于晶閘管投切時(shí)會(huì )產(chǎn)生諧波電流，引起系統諧振后還會(huì )被放大，導致晶閘管損壞。

因此，對于類(lèi)似戶(hù)外公變或專(zhuān)變下的無(wú)功補償柜，以及散熱不好的配電室內，盡量不要安裝這種雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。

1.3 復合開(kāi)關(guān)

這是一種融合了接觸器和雙向晶閘管優(yōu)點(diǎn)的新型電容器投切開(kāi)關(guān)。將接觸器和雙向晶閘管并聯(lián)在一起。其工作原理為利用晶閘管的快速特性作為投切開(kāi)關(guān)，而接觸器則作為電流持續通過(guò)時(shí)的開(kāi)關(guān)。在需要投入電容器組時(shí)，先由晶閘管在電壓過(guò)零時(shí)投入，防止合閘涌流的產(chǎn)生，然后再投入接觸器，使其處于同晶閘管并聯(lián)工作的狀態(tài);當系統穩定后再將晶閘管退出，由接觸器承受運行電流;在需要退出電容器組時(shí)，先將晶閘管導通，使其處于同交流接觸器并聯(lián)工作的狀態(tài);接著(zhù)使交流接觸器斷開(kāi)退出工作，電容器與電網(wǎng)的連通作用短時(shí)內由晶閘管獨立承擔;最后切除品閘管的觸發(fā)信號，使晶閘管在電流過(guò)零時(shí)自然關(guān)斷。

使用雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)和復合開(kāi)關(guān)的補償裝置，由于是采用過(guò)零投切，因此使用這兩種方式的補償裝置電容器損壞的幾率較小。對于諧波較重的場(chǎng)合，為防止諧振，若要使用復合開(kāi)關(guān)，應先考慮濾波。

為保證晶閘管的使用安全，通常晶閘管選取的VRSM反向峰值電壓和， 通態(tài)電流至少是它所承受的系統額定電壓和電流的2.5倍，甚至還要高。當然也要受成本的限制，雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)和復合開(kāi)關(guān)的價(jià)格通常是接觸器的3—4.5倍。若參數再選高，則成本又會(huì )急劇增加。

2 電容器

2.1 自愈式并聯(lián)電容器結構特性

目前使用的電容器大都為自愈式并聯(lián)電容器。這類(lèi)電容器采用金屬化聚丙烯薄膜繞卷而成。這種材料使得電容器在被擊穿短路后，能利用短路產(chǎn)生的熱量將周?chē)慕饘賹尤刍舭l(fā)，使絕緣特性很快得以恢復，電容器能夠繼續使用。即具有自愈功能。

實(shí)際應用中，采用三相角形聯(lián)結并一體化封裝的結構電容器比較常見(jiàn)。三相角形聯(lián)結便于自動(dòng)濾除三次諧波，一體化封裝則便于安裝。這類(lèi)電容器兩端通常會(huì )并聯(lián)一只小電阻，作為電容器的放電回路。要求在電源斷開(kāi)后30S，電容器兩端電壓小于65 V。另外還可裝設壓力保險，防止爆炸。

但事實(shí)上電容器損壞還是較多，甚至引起事故擴大。其主要原因在于電容器投切時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流以及溫度等。而產(chǎn)生過(guò)壓過(guò)流的原因則是電容器的投切時(shí)間和頻繁動(dòng)作。