教你選擇低壓無(wú)功功率補償裝置

無(wú)功功率補償裝置在電子供電系統中所承擔的作用是提高電網(wǎng)的功率因數，降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò )的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。

　　一、按投切方式分類(lèi):

　　1. 延時(shí)投切方式

　　延時(shí)投切方式即人們熟稱(chēng)的"靜態(tài)"補償方式。這種投切依靠于傳統的接觸器的動(dòng)作，當然用于投切電容的接觸器專(zhuān)用的，它具有抑制電容的涌流作用，延時(shí)投切的目的在于防止接觸器過(guò)于頻繁的動(dòng)作時(shí)，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統振蕩，這是很危險的。當電網(wǎng)的負荷呈感性時(shí)，如電動(dòng)機、電焊機等負載，這時(shí)電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個(gè)角度，當負荷呈容性時(shí)，如過(guò)量的補償裝置的控制器，這是電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個(gè)角度，即功率因數超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過(guò)補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量，來(lái)決定電容器的投切，這個(gè)物理量可以是功率因數或無(wú)功電流或無(wú)功功率。

　　下面就功率因數型舉例說(shuō)明。當這個(gè)物理量滿(mǎn)足要求時(shí)，如cosΦ超前且>0.98，滯后且>0.95，在這個(gè)范圍內，此時(shí)控制器沒(méi)有控制信號發(fā)出，這時(shí)已投入的電容器組不退出，沒(méi)投入的電容器組也不投入。當檢測到cosΦ不滿(mǎn)足要求時(shí)，如cosΦ滯后且0.95，那么將一組電容器投入，并繼續監測cosΦ如還不滿(mǎn)足要求，控制器則延時(shí)一段時(shí)間(延時(shí)時(shí)間可整定)，再投入一組電容器，直到全部投入為止。當檢測到超前信號如cosΦ0.98,即呈容性載荷時(shí)，那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時(shí)就要先切除。如果把延時(shí)時(shí)間整定為300s，而這套補償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時(shí)間就為30分鐘，切除也這樣。在這段時(shí)間內無(wú)功損失補只能是逐步到位。如果將延時(shí)時(shí)間整定的很短，或沒(méi)有設定延時(shí)時(shí)間，就可能會(huì )出現這樣的情況。當控制器監測到cosΦ〈0.95，迅速將電容器組逐一投入，而在投入期間，此時(shí)電網(wǎng)可能已是容性負載即過(guò)補償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復始，形成震蕩，導致系統崩潰。是否能形成振蕩與負載的性質(zhì)有密切關(guān)系，所以說(shuō)這個(gè)參數需要根據現場(chǎng)情況整定，要在保證系統安全的情況下，再考慮補償效果。

　　2. 瞬時(shí)投切方式

　　瞬時(shí)投切方式即人們熟稱(chēng)的"動(dòng)態(tài)"補償方式，應該說(shuō)它是半導體電力器件與數字技術(shù)綜合的技術(shù)結晶，實(shí)際就是一套快速隨動(dòng)系統，控制器一般能在半個(gè)周波至1個(gè)周波內完成采樣、計算，在2個(gè)周期到來(lái)時(shí)，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。通過(guò)脈沖信號使晶閘管導通，投切電容器組大約20-30毫秒內就完成一個(gè)全部動(dòng)作，這種控制方式是機械動(dòng)作的接觸器類(lèi)無(wú)法實(shí)現的。動(dòng)態(tài)補償方式作為新一代的補償裝置有著(zhù)廣泛的應用前景?，F在很多開(kāi)關(guān)行業(yè)廠(chǎng)都試圖生產(chǎn)、制造這類(lèi)裝置且有的生產(chǎn)廠(chǎng)已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯的裝置。當然與國外同類(lèi)產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結構上還有一定的差距。

　　動(dòng)態(tài)補償的線(xiàn)路方式

　　(1)LC串接法原理如圖1所示

　　這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法，調節電抗以達到補償無(wú)功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應速度快，閉環(huán)使用時(shí)，可做到無(wú)差調節，使無(wú)功損耗降為零。從元件的選擇上來(lái)說(shuō)，根據補償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，應該是非常理想的補償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動(dòng)態(tài)范圍內調節，所以體積也相對較大，價(jià)格也要高一些，再加一些技術(shù)的原因，這項技術(shù)到目前來(lái)說(shuō)還沒(méi)有被廣泛采用或使用者很少。

　　(2)采用電力半導體器件作為電容器組的投切開(kāi)關(guān)，較常采用的接線(xiàn)方式如圖2。圖中BK為半導體器件，C1為電容器組。這種接線(xiàn)方式采用2組開(kāi)關(guān)，另一相直接接電網(wǎng)省去一組開(kāi)關(guān)，有很多優(yōu)越性。

　　作為補償裝置所采用的半導體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟。其不足之處是元件本身不能快速關(guān)斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護措施要完善。當解決了保護問(wèn)題，作為電容器組投切開(kāi)關(guān)應該是較理想的器件。動(dòng)態(tài)補償的補償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間，準確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達到最佳的補償效果。

　　當控制器采集到需要補償的信號發(fā)出一個(gè)指令(投入一組或多組電容器的指令)，此時(shí)由觸發(fā)脈沖去觸發(fā)晶閘管導通，相應的電容器組也就并人線(xiàn)路運行。需要強調的是晶閘管導通的條件必須滿(mǎn)足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導體器件應該是無(wú)涌流投切。當控制指令撤消時(shí)，觸發(fā)脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關(guān)斷。關(guān)斷后的電容器電壓為線(xiàn)路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。

　　元器件可以選單項晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去過(guò)零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡(jiǎn)化線(xiàn)路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周全。

　　3.混合投切方式

　　實(shí)際上就是靜態(tài)與動(dòng)態(tài)補償的混合，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢互補，但就其控制技術(shù)，目前還見(jiàn)到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò )如工礦、小區、域網(wǎng)改造，比起單一的投切方式拓寬了應用范圍，節能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補償效果更加細致，更為理想。還可采用分相補償方式，可以解決由于線(xiàn)路三相不平行造成的損失。

　　4. 在無(wú)功功率補償裝置的應用方面，選擇那一種補償方式，還要依電網(wǎng)的狀況而定，首先對所補償的線(xiàn)路要有所了解，對于負荷較大且變化較快的工況，電焊機、電動(dòng)機的線(xiàn)路采用動(dòng)態(tài)補償，節能效果明顯。對于負