低压无功补偿装置中各电容投切开关性能研究

低压无功补偿装置中各电容投切开关性能研究

受到国民经济快速增长的影响，我国的供电网络也不断的改造，现有的供电设备虽然经过了革新，但是仍旧无法满足日益增加的电力需求量，全国各地已经多次出现拉闸限电以及缺电的现象。为了满足当前社会对于电力的需要，合理解决电力供需矛盾，缓解用电紧张，除了加速电厂的建设发展之外，无功补偿在电网的应用中也是一种极好的方式。无功补偿既能够扩大输变电设备的供电能力，同时还能够提高电能的质量，保护线路，降低损耗，以此缓解电力的工序矛盾，并且还能够提升电力部门的经济效益，例如通过延长电力设备的使用寿命降低电网建设成本。另外，还能够减少用户电费支出。

标签：无功补偿；电容投切开关；电力

在当前的电力行业中，通过无功补偿的方式能够有效解决很多实际问题，具有较高的应用价值，因而在业内的认可度较高，受到了广泛的应用，很多地方都安装了相关装置，但是由于形式不同因而得到的效果也不同。文章主要针对无功补偿设备中电容器的投切件的选型进行了探讨，并结合实际工作经验提出了一些合理的建议和意见，希望能够提高低压无功补偿的工作效率。

在低压无功补偿需要的设备中电容器需要很多投切件，而投切件进行投切时是否平稳，其使用寿命的长短都因投切件的差异而不同，文章便针对这一问题进行了论述。

1 带预投电阻的接触器补偿装置

电容器会在接触器投入时保持零电压状态，这种初始状态在触电闭合时被打破，这一状态下电网电压不会为零，而回产生强大的电流，这种电流一般被称作合闸涌流。通过试验，合闸涌流可以超出电容器的额定电流，严重时是额定电流的五十倍之多。这对电容器以及接触器都会造成影响，并且也会冲击电网，影响电网中设别的运行状态。而针对这一问题可以通过限流电阻的设置以及串接电抗器的使用对涌流进行限制，虽然控制效果仅能够令涌流不超过额定电流的20倍，但是这种方式下会出现诸多故障，设备的维修费用支出较高。

1.1 优点

采用该种方式设备不会产生较大的功耗，且在使用过程中温升较小，这是由于触头面积较小不会产生很大的接触电阻，因而不会产生很大的热量。另外设备的初期投入较小，设备的短路能力较强。

1.2 缺点

该方式的触头容易发生粘结或者烧毁问题，从而影响补偿装置寿命，后期的维护支出较大，会直接冲击电网。此外，该种方式的投切速度也相对较慢。为了

解决涌流问题，很多企业会在交流接触器上通过限流阻抗的安装对涌流予以限制，但是效果相对较差，一旦电流过大，那么就会将限流阻抗以及主触点烧毁。尤其是当无功负荷相对较大，电容器需要进行频繁的投切，这种状态下其使用寿命实际只有1年，检修以及更换频率较高。产品标准按照JB7113-93进行操作。需要保证装置投入运行后的瞬间涌流应当被限定在20倍以下，最后电容器运行时，其涌流通常为10倍左右的额定电流。

1.3 适用范围

该种方式使用平稳的负荷状态下，三相电压较为平衡，并且无功变化速度较慢的环境。

2 用晶闸管作电容投切开关的装置（TSC）

利用晶匣管作为投切开关的电容器，主要利用了电子开关进行投切，反应速度相对较快，其电路为过零触发的方式，若检测过程中晶匣管上施加电压为零，那么就会引发其发出触发信号，从而导通晶匣管。这种状态下电容器同电网的电压相等，不会出现合闸涌流现象，有效的解决了此类问题。

2.1 优点

该种设备的优势较为明显，具有过零触发的优点，并且能够过零检测，不会产生合闸涌流，即电网不会受到冲击。另外不会产生操作过电压，也不会产生电弧重燃的现象，这从根本上解决了投切过程中交流接触点出现烧结的现象。此外晶匣管作为投切开关的设备的投切速度较快，最快的相应时间可以达到5m/s。

2.2 缺点

此类设备具有较大的功耗，且需要复杂的散热系统作为支撑，可靠性也相对较低。

晶闸管元件在导通状态下有较大的管压降，大电流通过时，产生很高的温升，需要用温控开关控制轴流风扇或水冷设备散热。散热器件中的机械旋转运动易损器件，存在着一定的不可靠性，散热系统一旦停运，就会影响装置的正常运行，因此降低了TSC无功补偿装置的可靠性初期造价高。瞬时过载力差。

2.3 应用

电气铁道、电焊机、压塑机、冶炼厂等要求快速跟踪场合。

3 用复合开关做电容投切开关的装置（TSC+MSC）

复合开关投切装置工作原理是先由晶闸管在电压过零时投入电容器，然后再由磁保持继电器触点并联闭合，晶闸管旁路，电容器在继电器触点闭合下运行。

因而实现了投入无涌流运行不发热的目的，但为了提高装置的性价比，利用晶闸管在短时间内电流可承受过载多倍额定电流的特性，通常可选用小功率、低耐压晶闸管，过零投入，再用继电器闭合运行。通断瞬间由晶闸管完成，运行通流由磁保持继电器经脉冲电压触发使触点吸合而完成，低功耗、不发热、无谐波、安全可靠；投切速度介于接触器和晶闸管无触点开关之间，适用范围大。

3.1 优点

故障率低，寿命长。在过零点合闸分闸（需特别指出的是，复合开关的过零投切指的是晶闸管两端的压降电压为零），不产生电弧，无合闸浪涌电流冲击，无接触器触点烧结损坏现象。

由于磁保持继电器在工作时，线圈瞬间吸合恒磁保持，线性电子自动转换，同极磁斥力释放，不受电网电压波动影响，不弹跳、不拉弧、不烧线圈、不烧触点，无噪音，抗雷击，无电磁污染等优点。由于磁保持继电器结构不同于“电磁保持交流接触器”，线圈毋须带电保持磁性，这极大的的降低了设备本身的功耗，也使得在无事故状态下，设备使用寿命也大大延长，可靠性极高，近乎于实现了器件的免维护、免更换。相比而言，传统“电磁保持交流接触器”虽然沿用了几十年，但它是存在严重缺陷的不可靠产品。在工作时，线圈瞬间吸合电磁保持，线圈升温快和触点受电网电压波动影响而不恒定，会产生弹跳、拉弧、烧坏主触点及线圈，可靠性很差。

此外，该种设备具有较低的功耗，并且不会出现畸变波形。通过实验可以表明，复合开关所产生的损耗功率相对较低，仅仅为DZ型空开的热损量。一般情况下，运行一年后TSC开关同复合开关相比，高达复合开关的5倍左右。且在正常导通状态下，继电器触电的导通电阻较小不会产生较大的热损。初期投入费用不高，不需要额外的散热系统安装费用。另外设备具有较快的投切速度，由于设备中应用微处理器残压检测，因而加速了投切速度。后期也无需较大的维护，因而费用相对较低。

3.2 缺点

設备抗短路能力不高。

3.3 适应范围

在无功变化相对较快的环境下适用。

4 结束语

通过上述内容的分析可以看出，低压无功补偿正向着节能低耗以及长寿命的使用上发展，而要真正的实现这一目的，增加经济效益，就必须对设备进行合理的选型，使得设备同实际的应用需要相适应。装置的制造者以及使用者在利用设备的过程中不但要考虑设备的成本，还需要对设备投入后的性能进行综合考虑，