低压无功补偿装置分析及复合式开关的应用

近几十年，我国城市低压电网的负载特征发生了翻天覆地的变化，以往的低压补偿配置在此时已经无法再适应提高电能质量所提出的基本要求了，而且在信息时代的推动下，计算机技术与电力电子技术都被逐渐的推广应用，同时也促进了低压无功补偿装置的技术进步，促进了补偿装置的研究、开发、更新以及复合式开关在其中的应用。

1 补偿电容器的容量及相关因素

1.1 供电变压器的空载无功补偿

对于供电变压器的空载无功补偿一般选择的是并联电容器，并且其变压器的总容量为3%来作为固定补偿，从而对变压器空载无功的损耗进行补偿。

1.2 多路补偿的容量梯度需要进一步确定

首先，需要对用电负荷的最大值与最小值进行了解，并且分析出负荷的波动，然后再考虑到实际的情况对电容器的投切步长以及分组路数进一步的确定，从而精确的跟踪无功变化。

1.3 对于平衡、分相以及复合补偿的选择

在必须的时候，我们可以进行现场的测量，从而最终确定三相负荷的不平衡程度是应当选取复合补偿方式还是选取三相平衡补偿的方式。如果三相出现了严重不平衡的现象，适当容量的分相补偿则是最好的选择方式。

1.4 确定补偿电容器的总容量

对于自然功率因数进行测量，对于目标功率因数进行确定，然后再根据两者之间的差，从而对无功补偿的总容量进行确定。

如果让我们知道：P等于有功功率；cosφ1等于自然功率因素；cosφ2等于目标功率因数，那么我们可以算出电容器补偿的总容量结果如下公式计算：

ΔQ＝P（tanφ1－tanφ2）

1.5 确定是否采用抗谐波无功补偿电容器

如果电网谐波具有较大的分量的时候，应当对于谐波进行现场的测试，在必要的时候还需要采用专用的电容器（与电抗器相互配套），从而有效的阻止谐波较大时，无法正常的运行补偿装置或者是导致电容器的破坏。

2 选择无功补偿控制器

1）考虑到电网当中的负荷波动不大，并且三相负荷也处于基本平衡的状态，而目标是功率因数的提高，为了良好的控制设备的成本，并且将其降低，就需要考虑到无功补偿控制器的方便与简单，并且属于单一简单型的操作。

2）对于波动较为频繁的电网负荷，以及最大与最小负荷之间存在较大差距之下，而三相负荷依然处于基本平衡之下，对于控制器的选择，优先选取性能较好的控制器。例如：对于物理量的控制需要选取无功功率或者是无功电流，并且需要分别的对于投入和切除的门限进行设定，从而对投切震荡进行有效的防止，同时还需要确保欠流以及过压风保护功能。在投切方式的选择上，最好采取“编码+循环”来进行程序控制。

3）对于波动较为频繁的电网负荷，以及最大与最小负荷之间存在较大差距之下，并且三相负荷也极为不平衡的情况下，我们低于控制器则提出了更高、更详尽的要求，其复合投切功能应当具备“分相+平衡”。而控制物理量则应当是（功率因数+无功功率）的复合型。具体的参数要求为：

灵敏度≤100 mA。

而对于动作误差，则需要根据以下的规定，对于取样物理量的允许误差值是：

无功电流±20%；

功率因数±2.5%；

无功功率±20%。

稳定范围：在工作稳定之下，在补偿要求满足的情况之下，才能够正确的选择控制器，从而防止不出现投切震荡的现象。

4）为了更好的配合电网自动化的实施，在确保功率因数得到提高的时候，还能够对电网运行当中的各项参数进行实时监控。而在这种情况当中，对于无功补偿控制器的选择则需要考虑到其具有综合的测试功能。

该控制器除应具有前3项中提到的复合型控制物理量、复合投切功能、较高的灵敏度和稳定度、较小的动作误差、以及过压、欠流等保护功能外，还应具有电网参数实时在线测量、数据存储、数据显示、电报校时、停电数据保护、数据采集和数据远传等功能。同时应配套功能完善的支持性后台软件，以便对采集到的数据进行有效的分析和直观的图形显示，并能输出各类相关的报表。若数据传输采用GPRS无线通讯方式，还可以完全免掉通讯网络建设投资和人工抄表工作，节约大量的财力和人力。

5）如果出现了谐波分量较大的电网，或者是其非线性负荷较多，对于无功补偿控制器的选取则需要考虑到谐波超限保护以及对于谐波的测量方面，并且对于抗谐波电抗器的选择，则需要选择具备合理参数的器件，构成抗谐波无功补偿控制装置，从而有利于出现较为严重的谐波的时候，依然能够达到满意的效果，确保可靠运行。

3 复合式开关在低压无功补偿装置当中的应用

3.1 开关输入部分

对输入进行信号控制，我们常用的是+12 V与+5 V，系统同时都会具有相应的缺相保护功能，要更好的对出现缺相、严重过压或者欠压的情况下可以及时的开关拒绝闭合（若开关处于闭合工作状态，则自动断开，切断电容器）。无论开光处于闭合或者断开的状态，基于三相基本平衡的条件下，只要对信号进行控制，才能保障开关可以正常的工作。

3.2.1 对电路进行延时

当电容器在进行投切的时候，考虑到触电型的开关，往往会有较强的电弧粗划线在触点上，容易导致触点出现损坏的现象，从而出现不良现象，最为严重的时候可能导致熔融现象的发生；而对于无触点型开关，如大功率或者是可控硅继电器等等，却存在较大的功率消耗以及散热问题严重等情况。考虑到实际当中存在的问题，笔者在设计本系统的时候，提升了延时电路。在开通的过程当中，首先需要将可控硅开通，然后再延时两至三个周期之后，大功率磁要继续保持继电器闭合的状态，管段可控硅，由大功率磁保持继电器提供负载工作电流；在断开的时候，首先需要考虑到将磁保继电器先断开，在两三周之后才将可控硅断开。

通过这样的处理，才能彻底解决继电器在断开与接通时会出现的触头拉弧与涌流现象，也基本上能消除无触电开关的散热问题，大大的延长了开关的使用寿命，而且提高了系统运行的可靠性。整个回路是由数字与模拟逻辑电路组成的，在准确方面可以更好的进行控制，动作方面也比较可靠，最主要的是运行相对稳定。

3.2.2 变极环节

该系统的开关部分使用了大功率磁保持继电器，它由直流脉冲电压驱动，通以反向脉冲电压则转换开关状态，因此把转换极性这一部分称为变极环节。

4 结束语

为了将目前面临的供电紧张的问题解决，处理加快电厂的建设速度之外，无功补偿的合理也是一条有效的方式。而在设计智能化复合开关的过程中，能够将无触点开关与交流接触器的有点相互融合成一体。因此需要我们持续地研究。