智能電容器應(yīng)用

張春梅 張延輝 張瑞日

（鄭州供電公司，河南 鄭州 450058）

1 現(xiàn)狀

對(duì)傳統(tǒng)無功補(bǔ)償而言，一般有三角形電力電容器、投切電容器專用接觸器、熱繼電器及保護(hù)熔斷器，低壓無功補(bǔ)償控制器等元件。在柜體內(nèi)部零散組裝而成。柜體體積龐大，內(nèi)部接線復(fù)雜，安裝接線耗時(shí)耗力、維護(hù)不方便，同時(shí)不利于生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試和可靠運(yùn)行。所有的電容器只能有一個(gè)控制器控制投切，當(dāng)這只控制器損壞時(shí)，整個(gè)裝置就會(huì)停止動(dòng)作，因此控制器的瓶頸效應(yīng)隱患比較大。

2 新型智能電容器具有如下顯著特點(diǎn)

2.1 既可單機(jī)獨(dú)立補(bǔ)償，也可多機(jī)并聯(lián)補(bǔ)償

2.2 可供補(bǔ)、可分補(bǔ)，也可混合補(bǔ)償

2.3 補(bǔ)償容量成倍增大

2.4 消除控制器瓶頸效應(yīng)

2.5 過零投切開關(guān)技術(shù)先進(jìn)

2.6 具有諧波抑制功能

3 結(jié)構(gòu)簡介

模塊為上下分體式結(jié)構(gòu)，上面為智能測(cè)控、開關(guān)、保護(hù)等單元組成的模塊，下面為一臺(tái)或兩臺(tái)（三角形接）或一臺(tái)（星接）低壓電力電容器構(gòu)成的模塊。上下模塊可快速組裝和拆卸，維護(hù)極為方便。綜合模塊有共補(bǔ)、分補(bǔ)兩種，即可單臺(tái)使用，也可多臺(tái)組網(wǎng)構(gòu)成補(bǔ)償系統(tǒng)使用，無功補(bǔ)償只要根據(jù)系統(tǒng)補(bǔ)充總?cè)萘窟x擇若干模塊進(jìn)行組合即可。生產(chǎn)和使用極為簡單。用“過零投切”技術(shù)，確保電容器投切無涌流，無電壓，無電弧，而且能夠滿足三相不平衡場(chǎng)合的分補(bǔ)償要求。

綜合模塊集成了現(xiàn)代測(cè)控、電力電子、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)化控制、電力電容器等先進(jìn)技術(shù)。

4 功能簡介

根據(jù)內(nèi)部電容器不同，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)不同的復(fù)合開關(guān)。電流、電壓、動(dòng)作速度等完全相互匹配。在滿足功能性要求的基礎(chǔ)上，可降低原來設(shè)計(jì)的高成本。

根據(jù)內(nèi)部不同的復(fù)合開關(guān)，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)不同的驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)功率，最大限度的減少功率消耗根據(jù)配置電容器組數(shù)的多少，內(nèi)置的智能測(cè)控單元可對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)不同的輸出回路數(shù)，減少體積。

電容單元可選擇微型斷路器或熔絲保護(hù)等形式，適應(yīng)不同的需求，且更換方便因?yàn)榫C合模塊單機(jī)里面集成了智能測(cè)控單元，復(fù)合投切開關(guān)，保護(hù)單元，電力電容器等部件，因此單只模塊只要接入一次回路，同時(shí)引入取樣電流就可進(jìn)行無功補(bǔ)償。這種方式特別適合大功率用電設(shè)備就地補(bǔ)償，減少無功電流的傳輸距離，降低損耗。（按30%配比，單機(jī)最大容量為40KVAR的綜合模塊可補(bǔ)償120KW的電動(dòng)機(jī)，也可裝設(shè)在電動(dòng)機(jī)安裝梁上，放置好防護(hù)欄即可。）

若需要補(bǔ)償?shù)娜萘看笥趩螜C(jī)的容量，可選用多臺(tái)模塊并聯(lián)使用，比如說補(bǔ)償容量為140KVAR，可選用（20+20）模塊 3 臺(tái)，（10+10）模塊1臺(tái)即可，總?cè)萘繛?40KVAR。安裝使用時(shí)只需把各臺(tái)模塊的一次回路接線端子全部并聯(lián)在母線上，引入的同樣電流通過二次電流互感器變換后也并聯(lián)到每只模塊的取樣端子上，同時(shí)把所有模塊的通訊接口接到同一RS485總線上即可使用。一次回路接線簡潔，二次回路接線也方便簡單。

可共補(bǔ)、可分補(bǔ)、也可混合補(bǔ)償。從補(bǔ)償方式上分，綜合模塊可分為共補(bǔ)型及分補(bǔ)型模塊，如果三相平衡的標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)合，可全部選用共補(bǔ)型綜合模塊（即全共補(bǔ)）；三相嚴(yán)重不平衡的場(chǎng)合，可全部選用分補(bǔ)型綜合模塊（即全分補(bǔ)）；一般場(chǎng)合，可部分選用共補(bǔ)，部分選用分補(bǔ)型模塊（即混合補(bǔ)償）。所有綜合模塊的安裝尺寸都一樣，接線使用均兼容。這樣使無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)，安裝，運(yùn)輸，調(diào)試，使用都簡單易行。

消除控制器瓶頸效應(yīng)每一只綜合模塊內(nèi)均集成了智能測(cè)控單元，可獨(dú)立采樣電壓、電流、功率因數(shù)、無功功率等參數(shù)，因此可以獨(dú)立進(jìn)行無功補(bǔ)償。當(dāng)使用多臺(tái)綜合模塊并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)僅需把各臺(tái)模塊的BS485通訊接口連接在一起，開機(jī)后會(huì)自動(dòng)形成一個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)。在同一補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)，綜合模塊會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)主機(jī)，其余為從機(jī)，主機(jī)模塊收集各從機(jī)的信息，根據(jù)功率因數(shù)的高低，無功功率大小，投切電容對(duì)電壓的影響等因素綜合判斷后發(fā)出控制，閉鎖，查詢等命令，指揮各臺(tái)模塊的投切電容器。

綜合模塊組成的補(bǔ)償系統(tǒng)為主從結(jié)構(gòu)，因此補(bǔ)償系統(tǒng)中任一只從機(jī)模塊損壞后，主機(jī)會(huì)放棄對(duì)這臺(tái)從機(jī)的指揮，也就是說只有這臺(tái)從機(jī)會(huì)退出本系統(tǒng)，而不會(huì)影響到其它從機(jī)模塊和整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)。如果主機(jī)模塊損壞后，所有從機(jī)模塊會(huì)放棄對(duì)它的臣服，并在余下從機(jī)中再次產(chǎn)生一只主機(jī)模塊，損壞的那只原來的主機(jī)模塊就會(huì)推出系統(tǒng)。以此類推，只要補(bǔ)償系統(tǒng)中只要有一臺(tái)模塊是正常工作的，那么也就能進(jìn)行本模塊容量范圍內(nèi)的無功補(bǔ)償，最大限度的減少用戶的損失。而整個(gè)無功補(bǔ)償?shù)乃心K全部損壞這種情況除非有不可抗力因素，幾乎不可能出現(xiàn)。因此綜合模塊的這種補(bǔ)償方式完全打破了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)控制器瓶頸效應(yīng)，使無功補(bǔ)償更可靠。

過零投切開關(guān)技術(shù)先進(jìn)。綜合開關(guān)內(nèi)部采用的是電子復(fù)合開關(guān)技術(shù)。投切瞬間利用可控硅快速導(dǎo)通特性進(jìn)行過零動(dòng)作，減少涌流；正常運(yùn)行時(shí)利用并聯(lián)的大功率磁保持繼電器觸點(diǎn)接觸電阻低來降低功耗，減少發(fā)熱。

復(fù)合開關(guān)投切技術(shù)保證了電容器投切涌流在2倍額定電流下，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)也減小了對(duì)電容器的沖擊，延長電容器和開關(guān)的使用壽命。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，保證了復(fù)合開關(guān)這種既能快速補(bǔ)償又能降低損耗的方式得以大范圍的使用。

5 發(fā)展及應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，成套的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)時(shí)只需在標(biāo)準(zhǔn)柜體內(nèi)（GGD,MNS,GCS)選用數(shù)臺(tái)綜合模塊，通過抑制隔離開關(guān)接入到母排上。每只綜合模塊均具有電壓、電流、功率因數(shù)、無功功率、電容器溫度、電容器狀態(tài)等顯示，并可獨(dú)立設(shè)置各種參數(shù)，故補(bǔ)償屏上不許再裝配控制器、功率因數(shù)表、電壓表、電容指示燈等元件，簡單可靠。

綜合模塊采用了緊奏型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，容量40KVAR(20KVAR*2組，每組可單獨(dú)投切）的尺寸僅為長340mm*寬70mm*高300mm,普通GGD柜體（800*600*2200）內(nèi)部可裝設(shè)三層，每層裝7只，共可裝設(shè)21臺(tái)綜合模塊，總?cè)萘孔畲罂蛇_(dá)840KVAR，且補(bǔ)償級(jí)數(shù)也為20KVAR一級(jí)，如果配置幾臺(tái)小容量的綜合模塊（10+10），那么補(bǔ)償精度會(huì)更高。而傳統(tǒng)無功功率補(bǔ)償裝置一臺(tái)普通GGD柜體只能裝設(shè)10組電容器，按每組30KVAR算，也只有300KVAR，且補(bǔ)償級(jí)數(shù)還是30KVAR一級(jí)，精度差，同時(shí)大容量電容器的投切會(huì)帶來大電流沖擊，影響電網(wǎng)和電容器的安全運(yùn)行。

如果系統(tǒng)補(bǔ)償容量超過840KVAR,就要選項(xiàng)用多臺(tái)柜臺(tái)，也僅需把柜體之間的一、二次回路并聯(lián)即可，日后要增容的話還可以用這種方式簡單的增加綜合模塊的數(shù)量。不受控制器輸出回路的影響，最大補(bǔ)償系統(tǒng)可達(dá)2000KVAR。

諧波抑制功能。綜合模塊可選配純電容補(bǔ)償方式，也可選配不同比例大小的串聯(lián)諧波抑制電抗器，使純電容補(bǔ)償變成串聯(lián)電抗器的補(bǔ)償模塊，降低了電容器與用電系統(tǒng)并聯(lián)諧振放大電流諧波的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)不同比例的電抗電容組合也能吸收少量的電網(wǎng)高次諧波，穩(wěn)定電網(wǎng)。

[1]李巖,楊民軒.電力電容器局部放電聲電檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電氣化鐵道，2008-02-15.