无功功率补偿装置的几种方式

无功功率补偿装置的几种方式

国家认监委于2007年4月18日发布的2007年第9号公告《强制性认证产品目录描述与界定表》，明确将低压无功功率补偿装置列入强制性产品认证。

于2007年8月6日发布的国家认监委2007年第21号公告《关于部分电子电器产品发布新版实施规则的公告》，其中包括了《CNCA-01C-010；2007低压成套开关设备强制性认证实施规则》。该实施规则对低压无功功率补偿装置的各项要求进行了明确的规定。

中国质量认证中心于2007年7月20日发布了《低压无功功率补偿装置实施CCC认证的原则和程序》明确了低压无功功率补偿装置的认证原则及申请、受理、资料等要求。

因此，本文针对已列入强制性产品认证的无功功率补偿装置的关键环节-保护问题，进行进一步较深入的讨论，以期使无功功率补偿装置的功能和性能得到进一步的提高，确保认证产品的性能安全可靠。

2．无功功率补偿装置的主回路构成

一般无功功率补偿装置主回路的典型构成,如下图所式

体积小.其缺点是对电网存在污染,易损坏, 过载能力低,成本高,对工作环境要求较高.此种投切方式适用于负载变化大,功率因数变化快,控制精度高的场所.

这种投切方式是近几年才开发出来的产品,其构成就是把机电开关和电力电子开关复合在一起,以求把这两种投切方式的优点进行组合,抑制缺点. 其结构就是将机电开关和电力电子开关并联在一起,进行工作.其工作原理是先将晶闸管投入运行,待电流稳定后,在投入机电开关,然后晶闸管撤除工作,完成投入.断开时,先将晶闸管投入工作,机电开关停止工作,晶闸管在停止工作,完成切除.这种将机电开关和电力电子开关的复合投切方式,可以说,尽可能的利用各自的优点,降低缺点.

目前,此种投切方式在目前的市场上,使用量还是比较大的.但一些固有的缺

点仍然存在,例如对电网的污染问题.

此外, 电力电子开关方式和复合式开关方式的制造商,还在其制造的产品上,增加了一些辅助和保护功能.还须视各产品分别看待.

现在的补偿方式,由于使用的负载是以感性负载为主,因此,主要是针对感性负载进行补偿.通常采用的都是交流电力系统用的自愈式并联电容器.

目前,使用的电容器绝大部分为干式电力电容器,油浸式电容器已经很少采用.

电容器一般可分为三相、单相结构。连接方式有“△”和“Y”型连接。

目前市场上使用的控制器,基本都是电子式产品.主要工作原理是从电网上检测到信息，进行比较、分析、计算，然后给出投切命令，使投切开关工作。反之，也是，当功率因数达到要求值时，停止投切。发生过补偿时，也会自动发出切出命令，使投切开关停止工作。完成补偿控制。其投切均为按一定顺序进行投切,过补偿就切除,欠补偿就投上.所以,一般不能更精细的控制.

控制器一般采用如下物理量进行控制

。

此外,还有的制造商开发了一种叫模糊控制的控制器.其原理是配备大小不一容量的电容器,控制器根据计算出需要投入的电容器的大小.来控制投切某一个电容器,而不是顺序投入或切除电容器.这种控制方式可以做到较比精确的控制功率因数.

目前还有的产品中增加了谐波抑制环节,这需要根据具体生产条件和需要来确定.也有的在投切开关中加入了谐波抑制功能等等附加功能.这些都需要视具体要求施加.整齐划一的填加,不一定起到应该起到的作用.

综观目前市场上生产和销售使用的无功功率补偿装置,其产品中使用的保护装置,不外乎如下几种.

这是目前绝大多数无功功率补偿装置都采用的一种保护方式.其主要功能是能实现过载保护, 热继电器一般均遵照反时限特性而设计,也有的产品加入了短路保护特性.其动作灵敏度常常受到制约,不能及时对故障进行保护,但其价格较便宜,安装简单.

这种保护其工作原理与热继电器是相同的.只不过是将机械式机构改为电子元件,也同样遵循反时限特性,有的产品也有短路保护.这种产品灵敏度,精度都很高,切动作较快.但对工作环境有要求,过载能力,使用寿命都有一定的差距.性能往往不稳定.

这也是以前无功功率补偿装置通常采用的一种方式,现在有的产品也在采用.熔断器作为短路保护有着很大的优点.其以分断能力高,产品使用简单,价格低廉,可靠性高等优点,受到了广泛的关注和使用.但其缺点是精度低,上下级保护配合不容易匹配,参数离散,体积较大.

这是近几年用于无功功率补偿装置的新兴起的一种保护方式.小型断路器一般具有过载保护，且使用简单，安装容易，维护方便，体积小。也有的产品具有短路保护功能。但其分断能力都比较低。尤其分断短路电流，风险较大。

现在许多生产制造商生产的无功功率补偿装置,也有的采用多重保护的方式.但能否达到预期目的,其经济性,功能性和适用性还未有定论.主要的方式有如下

几种.

对于无功功率补偿装置的保护,是一个十分重要的环节,其安全可靠运行往

往是用户首先要考虑的问题.也只有在可靠安全运行的前提下,才能考虑性能等其他问题.总结许多用户在无功功率补偿装置运行过程中,发生的许多的各种各样的故障,轻微的停止工作、主母排烧断,严重的发生爆炸.究其原因,可能有许多种,如使用不当,高次谐波,未定期维护和更换到寿命的电容器等等.但无功功率补偿装

置的保护功能是否真正的起到了作用,这是很值的讨论的问题.

此外,随意拆除、更换、调整整定值等改变无功功率补偿装置出厂参数的做法，都是不准许的。

无功功率补偿装置是一个特殊的电器产品,其自身就是一个较完整的系统.

其工作负载基本是一个较比恒定的负载,既电力电容器本身.如果电容器投上了,

就应该工作在满负载的状态下(电容器的漏电流不做考虑).这种负载不象电动机、变压器等其他负载,是随着所带动的负载大小的变化而变化的.可见其过载保护的功能对于无功功率补偿装置来说,其作用就是不是很大,只是在电容器损坏前(介

质损耗大,漏电流大等)可能产生的过电流而产生作用.

另一方面,由于电容器的电容量是与工作电压和频率有关.特别是频率,对电容器的正常工作,有着很重要的作用.现在,由于各种中、高频和各种调频等设备的使用,电网的污染情况日益严重.特别是高次谐波,对电容器来说的危害更是十分

严重,当达到一定程度,对电容器来说相当于短路状态,使无功功率补偿装置受到

严重的损坏.

此外,电容器在运行中电压、电流、温度和散热等等情况，都会影响电容器的使用寿命，用户又不能经常的检测到电容器的质量情况，也会造成无功功率补偿装置损坏。

第三，很多用户并不知道，无功功率补偿装置中使用的电容器是有寿命要求的，应该严格按要求对电容器进行检修和更换。可由于经济因素等原因，往往用户都没能按电容器的使用要求进行更换。也为无功功率补偿装置的损坏埋下了重大隐患。

总之，无功功率补偿装置的保护功能，主要是要解决好短路保护。而其重点故障的产生，主要是来自电容器。因此，解决好无功功率补偿装置的短路保护，就可以极大的解决好无功功率补偿装置的安全、可靠运行问题。

国家标准GB/T 15576—1995《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》中的相关要求.

装置不适用于过大谐波的场所,如：电压波动和谐波作用的结果，超过电容器额定电流的1.3倍。