低壓成套無功功率補償裝置元件選型及適用性

趙艷宏

摘 要低壓成套無功功率補償裝置是電氣設備和機械設備的組合體，主要的構成設備為低壓開關設備，以及一些功能性的設備，包括控制設備、保護設備、測量設備、調節設備以及信號設備等等，經過組裝形成一個綜合性裝置。在補償裝置的組裝中，選擇元件往往是被忽視的環節，著重于分析元件的選型以及對其適用性進行比較是非常必要地。本論文針對低壓成套無功功率補償裝置元件選型及適用性進行研究。

【關鍵詞】低壓 無功功率補償裝置 裝置 適用性

1 無功功率補償裝置的主進線部分

主進線部分的構成分為兩個部分，即主開關、主母線。主母線在正常運行的過程中，需要考慮短路問題和載流量問題。主開關有三種類型，第一種為隔離開關，其在運行中沒有后備保護，需要另行配備保護裝置，以便在隔離開關使用中發生故障的時候，不會對供電系統的運行造成故障；第二種為隔離開關熔斷器組，可以對電源端進行有效隔離，并發揮后備保護的功能，但對熔斷器提出了很高的性能要求，要保證保護系統的性能得以充分發揮，就要對所選擇的熔斷器進行短路試驗，經過比較之后作出選擇；第三種為塑殼式斷路器，如果出現短路的現象，并不需要對元件進行更換，而是能夠發揮保護功能。由于這種斷路器沒有隔離功能，要購買功能完備的斷路器需要消耗大量的資金。

2 無功功率補償裝置的分回路保護

無功功率補償裝置的分回路保護部分分為4種方式，即斷路器保護、熔斷器保護、投切開關串聯過載繼電器保護、熔斷器串聯過載繼電器保護。

其中，斷路器保護裝置體積小，容易安裝，操作簡單，而且技術維護也是非常方便的。目前較為普遍使用的斷路器為分回路保護的斷路器，具有很強的電流分斷能力，能夠對無功功率補償裝置實施有效的保護。對于斷路器的選用，要對其性能予以考慮，要求能夠符合無功功率補償裝置的要求。特別是對短路保護方面，很有可能在涌流的影響下導致投切開關不斷地產生脫扣的問題。所以，對斷路器的選擇中要考慮到無功功率補償裝置的需求。

最為常用的保護方式就是熔斷器保護。這種保護方式的成本相對較低，操作簡單，使用也非常方便，能夠發揮有限流功能。也能對裝置的短路進行保護，可以發揮熔斷器的保護功能。

采用過載繼電器實施保護，要求與投切開關之間相互配合使用，可以發揮很好的過載保護作用，還能夠發揮斷相的保護功能。由于電容器在投入瞬間會產生涌流，為了確保電容器能夠持續穩定地運行，要求選用分回路保護元件的時候，其額定電流要能夠達到電容器額定電流的1.3倍。同時，還要對電容器的最大點容量進行考慮。所以，在選擇分回路保護元件的時候，要求額定電流要能夠達到電容器額定電流的1.46倍。

3 無功功率補償裝置的分回路投切保護

無功功率補償裝置的分回路投切保護包括半導體電子開關、機電開關、復合開關三個部分。

機電開關中的接觸器是普遍應用的，電容器在運行中會有非常大的涌流，實施斷路器進行保護會頻繁脫扣，熔斷器保護不會產生這種現象，也可以利用半導體電子開關快速補償，減小合閘涌流。

選用復合開關要優于選擇機電開關，而且還要搭配具有非常快的反應速度的控制器。將控制器搭配半導體電子開關，可以縮短電容器的投切響應時間，在20毫秒之內就可以啟動并發揮控制作用。

在使用半導體電子開關的時候，當其處于運行狀態的時候就發熱，就必然會對元件的使用性能和使用壽命造成影響，因此，需要配備效果良好的散熱系統。

投切開關要根據無功功率補償裝置的需要進行選擇，合適選擇額定電流，以使其更好地發揮投切作用。

4 無功功率補償裝置的補償保護

無功功率補償裝置的補償保護由兩部分構成，即電容器、電抗器。

在無功功率補償裝置中，電容器是主體部分。在進行電容器選擇的時候，要對無功功率補償裝置的各項電壓值都要予以考慮，包括電容器的額定電壓、補償裝置的工作電壓，還要考慮到電容器額定容量會與補償電容之間存在著差異。無功功率補償裝置運行中，所投入的補償容量會與系統電壓存在關聯性，額定容量則是處于電容器額定電壓下的容量。比如，并聯電容器為自愈式的，如果電容器的額定電壓為450伏，補償容量是30無功千伏安；如果系統的電壓為380伏，補償容量是21.4無功千伏安，在對無功功率補償容量進行計算的時候，需要考慮到對系統進行無功功率補償，以使得工作電壓處于穩定狀態。

在對無功功率補償裝置進行設計的時候，可以根據需要選擇電容器，還要確定編碼投切運行中的控制方式，以使得補償更為精確。采用單相電容器進行無功功率補償，就可以符合單相負荷場所的要求。為了使低壓成套無功功率補償裝置的運行得到滿足，在對電容器進行選擇的時候，需要對其放電性能充分考慮。

在無功功率補償裝置中，電抗器所發揮的作用是對涌流和諧波都發揮一定高度抑制作用。在對電抗器進行選擇的時候，要對投切開關予充分考慮，以使其涌流的抑制作用得以充分發揮。比如，在半導體電子開關的選擇以及復合開關的選擇過程中，不需要配置電抗器。在電力系統處于運行狀態的時候，在沒有諧波源的情況下，可以不需要配置電抗器；如果有諧波源存在，就需要根據諧波的實際情況具有針對性地配置電抗器，并對電抗率進行設定。電抗器所發揮的作用是對涌流起到抑制作用，而且還可以有效地抑制諧波，兩者的電抗率是存在差異性的。所以，在對電抗器進行選擇的時候，要使用計算的方法將電抗率明確，之后運行電抗器。

5 無功功率補償裝置的無功補償控制器

電子技術的發展，各種電路集成化，所采用技術包括中央處理器（CPU）、數字信號處理（DSP），采用的無功補償控制器都會有所不同。在選用的過程中，要對控制器的性能充分考慮，以使得無功補償控制器能夠滿足無功功率補償裝置的技術要求。

6 結束語

綜上所述，供電網和配電網在運行中，要保證運行質量，且起到節約能源的作用，就可以使用無功功率補償的辦法。對于無功功率補償裝置的選用上，可以使用低壓成套無功功率補償裝置，但是，從目前該裝置的適應情況來看，往往對元件的選型上有所忽視，而且沒有考慮到裝置的使用性。針對相關問題進行研究，不僅有助于裝置性能的充分發揮，而且還可以促進無功功率補償領域更好地發展。

參考文獻

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作者單位

中檢質技檢驗檢測科學研究院有限公司 浙江省杭州市 310022