低压无功自动补偿装置的结构变革

低压无功自动补偿装置的结构变革

——浅谈基于TDS—K3系列智能型低压无功补偿器单体积木式组合无功自动补偿装置的应用效果分析

摘要：本文分析了目前社会普遍使用低压无功自动补偿装置的现有结构模式存在的问题，提出了低压无功补偿器智能化的具体结构和基本功能，同时列举了几种采用智能型无功补偿器单体积木组合式低压无功自动补偿装置的结构和现场实际应用效果分析。关键词：结构变革；智能型低压无功补偿器单体；积木式组合；应用效果分析；

1、引言

低压无功自动补偿装置的使用能够降低供配电设备电能损耗、提高供配电设备利用率，并在一定程度上改善供配电电能的电压质量，因此历来受到供电企业和用电客户的高度重视，受到非常广泛的应用。

低压无功自动补偿装置具有数十年的历史，由于电力、电器和电子技术的不断发展，装置性能不断提高，特别是现代电力电子和微电子技术在低压无功自动补偿装置上的应用，使投切低压电力电容器的开关性能得到很大改善，并且可以实现测量、统计等方面的更多功能。

目前社会普遍使用低压无功自动补偿装置的结构是由一台控制器和若干低压电力电容器、投切低压电力电容器的开关和一些保护组件在屏、柜或箱内组装而成，形成的产品体积大，内部复杂，可维性差，容量没有可扩性，装置的进一步智能化困难，例如很难实现装置的自诊断功能。

将低压电力电容器向低压无功自动补偿方向智能化，形成低压无功自动补偿的单体装置，然后以这种智能低压无功自动补偿的单体装置积木式组成各种形式的低压无功自动补偿装置，将打破传统低压无功自动补偿装置的结构模式，克服现有模式的缺点，这是低压无功自动补偿技术持续进步的一个新的方向。

利用微电子技术、计算机软件技术、微型网络通信技术、微型电量传感技术、微型数显技术以及电力电子技术等方面的最新成就，实现低压电力电容器智能化在实践上证明是可行的，并且可以做到结构简洁，体积小型化，容量大型化且扩容维护简便，资源和电损比传统产品可降低50%左右。

2、目前社会普遍使用低压无功自动补偿装置结构分析

传统低压无功自动补偿装置结构如下图1所示。

图中 C1～Cn：低压电力电容器组；

KA：交流接触器，投切低压电力电容器；

FU：熔丝，电流保护之用；

L：电感，电容器投运瞬间限流；

R：电阻，电容器退运放电之用。

近几年来，低压无功自动补偿装置的技术在不断进步中，但这些进步主要表现为改进、提高或者完善图1中所示的各种部件的性能、质量，而没有改变装置的结构形式。例如低压无功自动补偿控制器的多功能化和高智能化；有用电子开关（晶闸管、固态继电器）替代交流接触器，有的将交流接触器和电子开关二者结合使用，改善和提高开关性能等。

传统低压无功自动补偿装置的这种结构模式主要存在如下不足：

1)实现电容器过温、三相不平衡、断相保护以及故障自诊断等进一步智能化困难；

2)控制器是整个装置可靠性的瓶颈，一旦故障，则整台装置停止工作；

3)容量的可扩性差，产品一旦形成，容量的扩展十分困难；

4)设备的可维性差，故障的现场快速诊断和处理比较困难；

5)产品结构复杂、体积庞大，不易标准化、规范化，生产的流水化困难，生产成本较高。产品不便于远距离运输，生产厂家均在用户附近，不能形成规模化生产，影响了产品的质量。

3、低压电力电容器智能化方法

低压电力电容器智能化就是将低压电力电容器设计成一种高度智能化的低压无功自动补偿的单体装置，可以将其积木式简单组装成各种形式的低压无功自动补偿装置。

下图2所示是低压电力电容器智能化的一种方法：

图2 智能型低压无功补偿器单体工作原理示意图智能型低压无功补偿器单体主要由低压电力电容器、智能组件、开关器件、保护组件和人机联系组件等组成，可实现如下基本功能：

控制根据无功功率缺额分相投切，基于机械触点的零投切开关零电压导通与零电

流断开，自动/手动切换；

测量 CT相位与变比自动校正，配电电压与电流、无功功率与功率因数测量，电容器三相电流与表面温度测量；

信号投运、退运、自诊断故障提示；

保护雷击、过压、欠压、涌流保护，电容器过电流、三相不平衡、断相和过温保护（过温能反映过电压、过谐波、电容器泄漏严重和环境温度过高等情况）；

查询按键与数码管，或者红外或蓝牙抄表器或GPRS采集多种方式任选其一；

统计配电电压、有功功率、功率因数等监测统计；

积木式组合自动产生一个主机，其余则为从机，构成系统工作，个别从机故障自动退出，不影响其余工作，主机故障自动退出后在其余从机中自动产生一个新的主机，组成一个新的系统工作，根据无功功率缺额进行投切，容量相同的电容器按循环投切原则，容量不同的电容器按值投切。

4、低压无功自动补偿装置的结构变革

智能式低压无功补偿器单体可以直接使用进行低压无功自动补偿，安装于用电设备旁，实现无功就地自动补偿，或者安装于现有配电柜、配电箱内部和计量柜底部，对一些配变容量小于100kVA的用户及新村配电等进行无功自动补偿，功能强、安装使用方便、投资省。

单台使用时接线如下图3

图3 单台使用接线示意

在单台容量不够需要多台的场合，或者需要多台积木式组成各种规格、容量的低压无功自动补偿装置时，可按如下图4所示接线。

图4 多台使用接线示意

在需要监测配电大量参数的场合，可以将配电综合测控装置与其结合使用，如下图5

图5 与配电综合测控装置配合使用示意

5、实际应用案例分析具

5.1 TDS低压智能型无功补偿器在供电企业综合（公用）变台低压侧中应用

针对综合配电变压器的负荷变化情况，白天晚上用电量不一样，三相电流不平衡，电流、电压不稳有畸变，进行研究设计，大连市农电局、沈阳供电公司均选用了TDS —1380系列基于智能式低压电容器de组合式配电监测与无功补偿器箱，功率因数由补偿前0.57提高到0.95以上,有功损耗降低率达64%以上。实践证明对于供配电线路设备增容降损，改善电压质量，提高电压合格率，经济和社会效益非常显著。