智能型低压无功补偿装置若干问题的探讨

　

摘要： 着重介绍近几年来我国智能型低压无功补偿装置新产品、新技术和开发动态，并对设计方案中的若干技术问题如补偿方式的选择、主接线方案、晶闸管开关电路、智能型自动控制器等加以讨论。

关键词：智能型 低电压　无功补偿　技术方案
1　前言

　　近年来，在城乡电网改造的实施过程中，低压并联电容器无功补偿装置的设计方案有了重大的改进和突破，取得了满意的运行效果。对提高供电电压质量，挖掘供电设备的潜力、降低线路损失及节能均起到积极的作用。本文就智能型低压无功补偿装置开发中的若干技术问题和发展方向进行讨论，以供参考。

2　低压补偿的改进

　　低压无功补偿的传统模式主要有以下三种型式，①装于低压电动机的单台就地补偿；②装于配电变压器低压侧的补偿箱；③装于企业配电房或车间以及高层建筑楼层配电间的自动补偿柜（如PGJ柜等）。限于篇幅，对
单台补偿问题本文不作讨论。低压补偿箱和补偿柜的技术改进和新技术应用归纳起来主要有以下几方面：
　　（1）由三相共补到分相补偿，以求达到更理想的补偿效果；
　　（2）由单一的无功补偿到同时具有滤波及抑制谐波功能的补偿装置；
　　（3）从采用交流接触器进行投切，到选用晶闸管开关电路投切，以及发展为等电压投、零电流切的最佳投切模式；
　　（4）智能型自动补偿控制器和配电变压器的运行记录仪相结合；
　　（5）将低压补偿的功能纳入箱式变电站　　或美式箱变的低压部分；
　　（6）采用不锈钢或航空铝板的箱体，具有防寒、防晒、密封、防潮、防锈的特点；
　　（7）选用干式或充SF6的自愈式并联电容器，提高运行可靠性，延长使用年限。

3　△－Y共补与分补相结合的接线

3．1　三相共补的接线

　　传统的低压补偿都是采用三相共补的方式，根据控制器统一取样，各相投入相同的补偿容量，这种补偿方式的接线如图1所示。适用于三相负载基本平衡、各相负载的cosφ相近的网络。为什么国内外制造厂对三相共补的电容器均选用△接线呢？主要是额定电压400V的自愈式电容器的价格较同容量额定电压230V的电容器要便宜得多。这是由于原材料价格的原因和400V电容器极间工作电场强度较高的缘故。以400V的电容器为例，用厚8μm金属化膜时，工作场强为50MV／m，如用厚7μm的金属化膜，工作场强为57．14M V／m，而230V的电容器，如维持与上述的工作场强相近时，则必须选用更薄的金属化膜，但4～5μm薄膜的价格要比7～8μm薄膜贵得多，故对230V电容器一般是采取降低工作场强的设计，按照国内的通常价格，同容量的230V电容器的价格为400V电容器价格的2倍以上。

3．2　三相分补的接线

　　三相分补方式就是各相分别取样，各相分别投入不同的补偿容量。适用于各相负载相差较大，其cosφ值也有较大差别的场合。接线如图2所示。与三相共补的不同特点是：①单台并联电容器的额定电压为230V，Y接；②控制器分相进行工作，互不影响。当然，其价格高于三相共补的装置，一般要贵20％～30％。

3．3　Δ－Y共补与分补相结合的接线

　　从经济的角度出发，也可以采用电容器Δ－Y接线，即三相共补与三相分补相结合的接线方案如图3所示。三相共补部分的电容器为Δ接线，三相分补部分的电容器为Y接线，例如某厂家Δ接电容器组的单台电容器分别为400V，10、15、20、30kvar。Y接电容器组的单台电容器分别为：230V，3、4、5、6、8、10kvar。这种接线方式的补偿装置，运行方式机动灵活，其成套价格低于图2的接线方案。也有的厂家对Y接的电容器组仍采用400V的电容器，其单台铭牌容量与Δ接电容器组选用相同的电容器，而Y接部分的电容器实际输出的容量只有铭牌的1／3。这样做的目的是由于400V的产品比较便宜，即使实际容量较名牌值小，但由于工作场强低，寿命较长，且整个装置只用一个规格的电容器，互换性强。




4　并联电容器的投切开关

4．1　交流接触器

　　70年代广泛应用的PGJ补偿柜，都是采用交流接触器作为并联电容器的投切开关，迄今仍有沿用。其缺点是：①投入电容时产生倍数较高的涌流，容易在接触器的触点处产生火花，烧损触头；②切断电容时，容易粘住　　触头，造成拉不开；③涌流过大对电容器本身有害，会影响使用寿命。当时采用的措施是：（1）适当选择额定容量较大的接触器，如用额定电流40A的接触器投切15kvar的三相电容器（I

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C＝21．7A）；②采用专用的接触器，其型号有CJ16、CJ19、CJ20C、B25C～B75C、CJ41等系列；③每台电容器加装串联小电抗器，用以抑制涌流。

4．2　双向晶闸管开关电路

　　采用双向晶闸管的无触点开关电路（又称固态继电器）取代交流接触器用于投切电容器的接线如图4（a）所示。其优点是过零触发，无拉弧，动作时间短，可大幅度地限制电容器合闸涌流，特别适合于繁投切的场合。但也存在以下缺点：①采用双向晶闸管制造成本高，晶闸管开关电路的补偿柜价格要比采用接触器的补偿柜贵70％～80％左右；②晶闸管开关电路运行时有较大的压降，运行中的电能损耗和发热问题不可忽视。以BZMJ0．4－15－3并联电容器为例，其额定电流为21．7A，如晶闸管开关的电压降为1V时，3个晶闸管开关电路运行时，损耗的功率为：P＝3×1×21．7＝65．1W，如补偿柜的无功功率为90kvar，则全部投入时，晶闸管的功率损耗为65．1×6＝390．6W，以每天平均10h计，日耗电量达3．906kW.h。年耗量约为1426kW.h，有功消耗的发热量还会增加整个补偿装置的温升，而需采用相应的散热降温的措施，如采用接触器则基本上不消耗有功；（3）晶闸管电路的本身也是谐波源，大量的应用对低压电网的波形不利。因此，除了对晶闸管开关电路加以改进外，还应使之在完成开合闸操作后退出，仍由与之并联的接触器维持电容器的正常运行。

4．3　晶闸管和二极管反并联的开关电路
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