配電網(wǎng)中低壓無功補償裝置應(yīng)用經(jīng)驗

摘 要：通過對目前使用的不同方式的智能型低壓無功補償裝置的比較。以及對實際應(yīng)用中出現(xiàn)的部分問題進行初步分析，提出了對無功補償方案選擇及裝置的選擇建議。

在配網(wǎng)中，低壓無功補償對提高電能質(zhì)量，降低線路損失具有重要意義。得到了廣泛應(yīng)用。但無功補償裝置生產(chǎn)廠家眾多，用戶情況千差萬別，不同補償裝置的實際運行效果各不相同，給無功補償?shù)墓芾韼砹撕艽罄щy。結(jié)合實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，就低壓無功補償裝置的三大部分投切開關(guān)、電容器、控制器，以及設(shè)計方案進行了簡單分析和總結(jié)，提出了一些建議供大家共同探討。

1 投切開關(guān)

投切開關(guān)主要包括接觸器、雙向晶閘管、復(fù)合開關(guān)三種方式。

1.1 接觸器

接觸器是使用時間最長，應(yīng)用最廣泛的一種方式。相對于其他方式，其最大的優(yōu)點是價格便宜，因此應(yīng)用最為廣泛。但接觸器在投切電容器時，容易產(chǎn)生較大的涌流，燒毀接觸器的觸點，導(dǎo)致電容器損壞。

接觸器這種方式適用于負荷相對比較穩(wěn)定，功率因數(shù)變動頻率較低的無功補償，具有良好的效果。

1.2 雙向晶閘管構(gòu)成的無觸點開關(guān)

這種方式通過檢測電壓的過零點，在上下半波分別控制正反兩支晶閘管的通斷，來投切電容器組。由于是在過零點投人，因此避免了合閘涌流的沖擊，避免了電容器受到過電壓的沖擊。

但此種方式很大的一個問題是散熱。晶閘管在導(dǎo)通后理論上相當(dāng)于短路，需長時間通過額定電流，而實際上晶閘管是存在一個導(dǎo)通壓降 ，一般為1.5 V左右。以一個總補償量為160 kvar的補償柜為例。電容器分為8組，每20 kvar，則A相中流過的電流為52.6 A，每只晶閘管功耗為P=1.5×52.6=78.9 w，兩只晶閘管近160 w。相當(dāng)于點兩只80 w的燈泡。而晶閘管正常工作的殼溫不超過80℃ ，若長時間過熱，可導(dǎo)致晶閘管性能下降直至燒毀。因此必須加散熱器、風(fēng)扇以及溫控繼電器。但是，當(dāng)夏天室外溫度較高，配電室內(nèi)不通風(fēng)，又有變壓器等發(fā)熱源時，裝置的環(huán)境溫度即有可能達到50℃ 以上，即便散熱也很難保證晶閘管溫升小于80℃。在加了散熱器、風(fēng)扇以及溫控回路后，需要的補償柜內(nèi)的安裝空間更大，裝配非常麻煩，可靠性也隨之降低。而且由于晶閘管投切時會產(chǎn)生諧波電流，引起系統(tǒng)諧振后還會被放大，導(dǎo)致晶閘管損壞。

因此，對于類似戶外公變或?qū)Ｗ兿碌臒o功補償柜，以及散熱不好的配電室內(nèi)，盡量不要安裝這種雙向晶閘管構(gòu)成的無觸點開關(guān)。

1.3 復(fù)合開關(guān)

這是一種融合了接觸器和雙向晶閘管優(yōu)點的新型電容器投切開關(guān)。將接觸器和雙向晶閘管并聯(lián)在一起。其工作原理為利用晶閘管的快速特性作為投切開關(guān)，而接觸器則作為電流持續(xù)通過時的開關(guān)。在需要投入電容器組時，先由晶閘管在電壓過零時投入，防止合閘涌流的產(chǎn)生，然后再投入接觸器，使其處于同晶閘管并聯(lián)工作的狀態(tài);當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后再將晶閘管退出，由接觸器承受運行電流;在需要退出電容器組時，先將晶閘管導(dǎo)通，使其處于同交流接觸器并聯(lián)工作的狀態(tài);接著使交流接觸器斷開退出工作，電容器與電網(wǎng)的連通作用短時內(nèi)由晶閘管獨立承擔(dān);最后切除品閘管的觸發(fā)信號，使晶閘管在電流過零時自然關(guān)斷。

使用雙向晶閘管構(gòu)成的無觸點開關(guān)和復(fù)合開關(guān)的補償裝置，由于是采用過零投切，因此使用這兩種方式的補償裝置電容器損壞的幾率較小。對于諧波較重的場合，為防止諧振，若要使用復(fù)合開關(guān)，應(yīng)先考慮濾波。

為保證晶閘管的使用安全，通常晶閘管選取的VRSM反向峰值電壓和， 通態(tài)電流至少是它所承受的系統(tǒng)額定電壓和電流的2.5倍，甚至還要高。當(dāng)然也要受成本的限制，雙向晶閘管構(gòu)成的無觸點開關(guān)和復(fù)合開關(guān)的價格通常是接觸器的3—4.5倍。若參數(shù)再選高，則成本又會急劇增加。

2 電容器

2.1 自愈式并聯(lián)電容器結(jié)構(gòu)特性

目前使用的電容器大都為自愈式并聯(lián)電容器。這類電容器采用金屬化聚丙烯薄膜繞卷而成。這種材料使得電容器在被擊穿短路后，能利用短路產(chǎn)生的熱量將周圍的金屬層熔化蒸發(fā)，使絕緣特性很快得以恢復(fù)，電容器能夠繼續(xù)使用。即具有自愈功能。

實際應(yīng)用中，采用三相角形聯(lián)結(jié)并一體化封裝的結(jié)構(gòu)電容器比較常見。三相角形聯(lián)結(jié)便于自動濾除三次諧波，一體化封裝則便于安裝。這類電容器兩端通常會并聯(lián)一只小電阻，作為電容器的放電回路。要求在電源斷開后30S，電容器兩端電壓小于65 V。另外還可裝設(shè)壓力保險，防止爆炸。

但事實上電容器損壞還是較多，甚至引起事故擴大。其主要原因在于電容器投切時產(chǎn)生的過電壓、過電流以及溫度等。而產(chǎn)生過壓過流的原因則是電容器的投切時間和頻繁動作。