低壓無功補償柜裝置應用經驗

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。以及對實際應用中出現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。

在配網中，低壓無功補償對提高電能質量，降低線路損失具有重要意義。得到了廣泛應用。但無功補償裝置生產廠家眾多，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，給無功補償的管理帶來了很大困難。結合實際應用中出現的問題，就低壓無功補償裝置的三大部分投切開關、電容器、控制器，以及設計方案進行了簡單分析和總結，提出了一些建議供大家共同探討。

1 投切開關

投切開關主要包括接觸器、雙向晶閘管、復合開關三種方式。

1.1 接觸器

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

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

1.2 雙向晶閘管構成的無觸點開關

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。晶閘管在導通后理論上相當于短路，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，可導致晶閘管性能下降直至燒毀。因此必須加散熱器、風扇以及溫控繼電器。但是，當夏天室外溫度較高，配電室內不通風，又有變壓器等發熱源時，裝置的環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、風扇以及溫控回路后，需要的補償柜內的安裝空間更大，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生諧波電流，引起系統諧振后還會被放大，導致晶閘管損壞。

因此，對于類似戶外公變或專變下的無功補償柜，以及散熱不好的配電室內，盡量不要安裝這種雙向晶閘管構成的無觸點開關。

1.3 復合開關

這是一種融合了接觸器和雙向晶閘管優點的新型電容器投切開關。將接觸器和雙向晶閘管并聯在一起。其工作原理為利用晶閘管的快速特性作為投切開關，而接觸器則作為電流持續通過時的開關。在需要投入電容器組時，先由晶閘管在電壓過零時投入，防止合閘涌流的產生，然后再投入接觸器，使其處于同晶閘管并聯工作的狀態;當系統穩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，先將晶閘管導通，使其處于同交流接觸器并聯工作的狀態;接著使交流接觸器斷開退出工作，電容器與電網的連通作用短時內由晶閘管獨立承擔;最后切除品閘管的觸發信號，使晶閘管在電流過零時自然關斷。

使用雙向晶閘管構成的無觸點開關和復合開關的補償裝置，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，若要使用復合開關，應先考慮濾波。

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， 通態電流至少是它所承受的系統額定電壓和電流的2.5倍，甚至還要高。當然也要受成本的限制，雙向晶閘管構成的無觸點開關和復合開關的價格通常是接觸器的3—4.5倍。若參數再選高，則成本又會急劇增加。

2 電容器

2.1 自愈式并聯電容器結構特性

目前使用的電容器大都為自愈式并聯電容器。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，能利用短路產生的熱量將周圍的金屬層熔化蒸發，使絕緣特性很快得以恢復，電容器能夠繼續使用。即具有自愈功能。

實際應用中，采用三相角形聯結并一體化封裝的結構電容器比較常見。三相角形聯結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生的過電壓、過電流以及溫度等。而產生過壓過流的原因則是電容器的投切時間和頻繁動作。

2.2 電容器使用壽命

對于使用接觸器作為投切開關的無功補償裝置，不宜頻繁進行電容器的投切。否則，投切時所產生的過電壓和沖擊電流將對電容器造成危害，縮短使用壽命。