低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置分析及復(fù)合式開關(guān)的應(yīng)用

近幾十年，我國(guó)城市低壓電網(wǎng)的負(fù)載特征發(fā)生了翻天覆地的變化，以往的低壓補(bǔ)償配置在此時(shí)已經(jīng)無(wú)法再適應(yīng)提高電能質(zhì)量所提出的基本要求了，而且在信息時(shí)代的推動(dòng)下，計(jì)算機(jī)技術(shù)與電力電子技術(shù)都被逐漸的推廣應(yīng)用，同時(shí)也促進(jìn)了低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)了補(bǔ)償裝置的研究、開發(fā)、更新以及復(fù)合式開關(guān)在其中的應(yīng)用。

1 補(bǔ)償電容器的容量及相關(guān)因素

1.1 供電變壓器的空載無(wú)功補(bǔ)償

對(duì)于供電變壓器的空載無(wú)功補(bǔ)償一般選擇的是并聯(lián)電容器，并且其變壓器的總?cè)萘繛?%來(lái)作為固定補(bǔ)償，從而對(duì)變壓器空載無(wú)功的損耗進(jìn)行補(bǔ)償。

1.2 多路補(bǔ)償?shù)娜萘刻荻刃枰M(jìn)一步確定

首先，需要對(duì)用電負(fù)荷的最大值與最小值進(jìn)行了解，并且分析出負(fù)荷的波動(dòng)，然后再考慮到實(shí)際的情況對(duì)電容器的投切步長(zhǎng)以及分組路數(shù)進(jìn)一步的確定，從而精確的跟蹤無(wú)功變化。

1.3 對(duì)于平衡、分相以及復(fù)合補(bǔ)償?shù)倪x擇

在必須的時(shí)候，我們可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量，從而最終確定三相負(fù)荷的不平衡程度是應(yīng)當(dāng)選取復(fù)合補(bǔ)償方式還是選取三相平衡補(bǔ)償?shù)姆绞?。如果三相出現(xiàn)了嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)象，適當(dāng)容量的分相補(bǔ)償則是最好的選擇方式。

1.4 確定補(bǔ)償電容器的總?cè)萘?/p>

對(duì)于自然功率因數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于目標(biāo)功率因數(shù)進(jìn)行確定，然后再根據(jù)兩者之間的差，從而對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘窟M(jìn)行確定。

如果讓我們知道：P等于有功功率；cosφ1等于自然功率因素；cosφ2等于目標(biāo)功率因數(shù)，那么我們可以算出電容器補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘拷Y(jié)果如下公式計(jì)算：

ΔQ＝P（tanφ1－tanφ2）

1.5 確定是否采用抗諧波無(wú)功補(bǔ)償電容器

如果電網(wǎng)諧波具有較大的分量的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)于諧波進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試，在必要的時(shí)候還需要采用專用的電容器（與電抗器相互配套），從而有效的阻止諧波較大時(shí)，無(wú)法正常的運(yùn)行補(bǔ)償裝置或者是導(dǎo)致電容器的破壞。

2 選擇無(wú)功補(bǔ)償控制器

1）考慮到電網(wǎng)當(dāng)中的負(fù)荷波動(dòng)不大，并且三相負(fù)荷也處于基本平衡的狀態(tài)，而目標(biāo)是功率因數(shù)的提高，為了良好的控制設(shè)備的成本，并且將其降低，就需要考慮到無(wú)功補(bǔ)償控制器的方便與簡(jiǎn)單，并且屬于單一簡(jiǎn)單型的操作。

2）對(duì)于波動(dòng)較為頻繁的電網(wǎng)負(fù)荷，以及最大與最小負(fù)荷之間存在較大差距之下，而三相負(fù)荷依然處于基本平衡之下，對(duì)于控制器的選擇，優(yōu)先選取性能較好的控制器。例如：對(duì)于物理量的控制需要選取無(wú)功功率或者是無(wú)功電流，并且需要分別的對(duì)于投入和切除的門限進(jìn)行設(shè)定，從而對(duì)投切震蕩進(jìn)行有效的防止，同時(shí)還需要確保欠流以及過(guò)壓風(fēng)保護(hù)功能。在投切方式的選擇上，最好采取“編碼+循環(huán)”來(lái)進(jìn)行程序控制。

3）對(duì)于波動(dòng)較為頻繁的電網(wǎng)負(fù)荷，以及最大與最小負(fù)荷之間存在較大差距之下，并且三相負(fù)荷也極為不平衡的情況下，我們低于控制器則提出了更高、更詳盡的要求，其復(fù)合投切功能應(yīng)當(dāng)具備“分相+平衡”。而控制物理量則應(yīng)當(dāng)是（功率因數(shù)+無(wú)功功率）的復(fù)合型。具體的參數(shù)要求為：

靈敏度≤100 mA。

而對(duì)于動(dòng)作誤差，則需要根據(jù)以下的規(guī)定，對(duì)于取樣物理量的允許誤差值是：

無(wú)功電流±20%；

功率因數(shù)±2.5%；

無(wú)功功率±20%。

穩(wěn)定范圍：在工作穩(wěn)定之下，在補(bǔ)償要求滿足的情況之下，才能夠正確的選擇控制器，從而防止不出現(xiàn)投切震蕩的現(xiàn)象。

4）為了更好的配合電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)施，在確保功率因數(shù)得到提高的時(shí)候，還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。而在這種情況當(dāng)中，對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償控制器的選擇則需要考慮到其具有綜合的測(cè)試功能。

該控制器除應(yīng)具有前3項(xiàng)中提到的復(fù)合型控制物理量、復(fù)合投切功能、較高的靈敏度和穩(wěn)定度、較小的動(dòng)作誤差、以及過(guò)壓、欠流等保護(hù)功能外，還應(yīng)具有電網(wǎng)參數(shù)實(shí)時(shí)在線測(cè)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、電報(bào)校時(shí)、停電數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能。同時(shí)應(yīng)配套功能完善的支持性后臺(tái)軟件，以便對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和直觀的圖形顯示，并能輸出各類相關(guān)的報(bào)表。若數(shù)據(jù)傳輸采用GPRS無(wú)線通訊方式，還可以完全免掉通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和人工抄表工作，節(jié)約大量的財(cái)力和人力。

5）如果出現(xiàn)了諧波分量較大的電網(wǎng)，或者是其非線性負(fù)荷較多，對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償控制器的選取則需要考慮到諧波超限保護(hù)以及對(duì)于諧波的測(cè)量方面，并且對(duì)于抗諧波電抗器的選擇，則需要選擇具備合理參數(shù)的器件，構(gòu)成抗諧波無(wú)功補(bǔ)償控制裝置，從而有利于出現(xiàn)較為嚴(yán)重的諧波的時(shí)候，依然能夠達(dá)到滿意的效果，確?？煽窟\(yùn)行。

3 復(fù)合式開關(guān)在低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置當(dāng)中的應(yīng)用

3.1 開關(guān)輸入部分

對(duì)輸入進(jìn)行信號(hào)控制，我們常用的是+12 V與+5 V，系統(tǒng)同時(shí)都會(huì)具有相應(yīng)的缺相保護(hù)功能，要更好的對(duì)出現(xiàn)缺相、嚴(yán)重過(guò)壓或者欠壓的情況下可以及時(shí)的開關(guān)拒絕閉合（若開關(guān)處于閉合工作狀態(tài)，則自動(dòng)斷開，切斷電容器）。無(wú)論開光處于閉合或者斷開的狀態(tài)，基于三相基本平衡的條件下，只要對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制，才能保障開關(guān)可以正常的工作。

3.2.1 對(duì)電路進(jìn)行延時(shí)

當(dāng)電容器在進(jìn)行投切的時(shí)候，考慮到觸電型的開關(guān)，往往會(huì)有較強(qiáng)的電弧粗劃線在觸點(diǎn)上，容易導(dǎo)致觸點(diǎn)出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)不良現(xiàn)象，最為嚴(yán)重的時(shí)候可能導(dǎo)致熔融現(xiàn)象的發(fā)生；而對(duì)于無(wú)觸點(diǎn)型開關(guān)，如大功率或者是可控硅繼電器等等，卻存在較大的功率消耗以及散熱問(wèn)題嚴(yán)重等情況?？紤]到實(shí)際當(dāng)中存在的問(wèn)題，筆者在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的時(shí)候，提升了延時(shí)電路。在開通的過(guò)程當(dāng)中，首先需要將可控硅開通，然后再延時(shí)兩至三個(gè)周期之后，大功率磁要繼續(xù)保持繼電器閉合的狀態(tài)，管段可控硅，由大功率磁保持繼電器提供負(fù)載工作電流；在斷開的時(shí)候，首先需要考慮到將磁保繼電器先斷開，在兩三周之后才將可控硅斷開。

通過(guò)這樣的處理，才能徹底解決繼電器在斷開與接通時(shí)會(huì)出現(xiàn)的觸頭拉弧與涌流現(xiàn)象，也基本上能消除無(wú)觸電開關(guān)的散熱問(wèn)題，大大的延長(zhǎng)了開關(guān)的使用壽命，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。整個(gè)回路是由數(shù)字與模擬邏輯電路組成的，在準(zhǔn)確方面可以更好的進(jìn)行控制，動(dòng)作方面也比較可靠，最主要的是運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定。

3.2.2 變極環(huán)節(jié)

該系統(tǒng)的開關(guān)部分使用了大功率磁保持繼電器，它由直流脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，通以反向脈沖電壓則轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)，因此把轉(zhuǎn)換極性這一部分稱為變極環(huán)節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了將目前面臨的供電緊張的問(wèn)題解決，處理加快電廠的建設(shè)速度之外，無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠硪彩且粭l有效的方式。而在設(shè)計(jì)智能化復(fù)合開關(guān)的過(guò)程中，能夠?qū)o(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與交流接觸器的有點(diǎn)相互融合成一體。因此需要我們持續(xù)地研究。