復合開關在低壓無功補償裝置中的應用分析

謝桂江

廣東正超電氣有限公司 廣東 汕頭 515000

前言

近些年來，在電路系統中出現了各式各樣的新型用電設備，這使得電網的電力負荷變得更加多樣復雜，諧波污染不斷增加，負載變化更加不穩定，為更好的滿足用電需求，提升電力服務質量，在低壓無功補償裝置中，復合開關得到了廣泛普及應用，但由于此項技術應用較新，為更好的發揮復合開關的應用價值，今后還需不斷對此作出更加深入的探索研究。

1 低壓無功補償裝置的投切方式介紹

在電網中，低壓無功補償裝置有兩種投切方式，即靜態補充投切和動態補償投切。首先，靜態補充投切主要是依靠接觸器投切電容器，具有抑制電容涌流的作用，如CJ19、CJX2C延時投切，是抑制接觸器的頻繁動作，避免電容損壞的問題發生，同時還可以規避供電系統的震蕩問題出現，但靜態補充投切方式也存在一定缺陷，就是要犧牲短期行為大負荷所造成的無功損耗，因此現下此種低壓無功補償投切方式，主要是在電流荷載比較平穩的電力系統中。其次，動態補償投切是一套快速隨動的系統，控制器可以在半個周波至一個周波內，進行采樣和計算，這樣在兩個周期同時到來時，控制器就會自動發出信號[1]。一般情況下，投切電容器組時，脈沖信號是通過晶閘管實現導通的，這樣在20～30ms就可以完成全部的動作。結合低壓無功補償裝置的投切要求，復合開關是一種理想的投切選擇方式，在復合開關中，將高耐壓大電流晶閘管和磁保護繼電器的觸點相互并聯，通過微電腦進行控制，可以自動的去尋找最佳的投入點和切斷點，實現自動化的電壓過零投入和電流過零切除，所有的通斷都是由晶閘管瞬間完成，具有低功耗、無諧波、不發熱、可靠性高的特點，在電力系統中適用范圍比較大，因此對復合開關在低壓無功補償裝置中的應用做出分析具有重要意義。

2 復合開關在低壓無功補償裝置中的應用分析

復合開關借助了微電腦程序控制技術，具有完善的開關保護功能，是現下電網系統中應用最廣泛的一種電容器投切開關，相比較電磁式接觸器開關、晶閘管無觸點開關，復合開關從理論上來講，是最理想的投切開關，但在實際應用過程中，還是存在著一些弊端問題。(1)方向耐壓在達到1600V時，會限制復合開關的應用范圍，在復合開關中，小型三端TOP封裝晶管由于結構性的原因，短時流通量不能做的很低，在380V的系統電壓下，晶閘管只能采用2只反向并聯的方式，這樣關斷電壓就必須要控制在1200V之間，而當系統電壓超出380V，暫態過電壓就會大于晶管反向耐壓1600V，這就會引發晶閘管燒壞，增加其中的故障頻率。(2)在復合開關中，采用了晶閘管等電子元件，相比較其他開關，復合開關內部結構更加復雜，造價成本較高，增添了供電企業生產成本[2]。(3)低壓無功補償裝置應用復合開關時，過零要增加補充，復合開關過零型光耦檢測時采用coc3083，而coc3083是耐壓范圍是800v，這樣就很容易出現燒壞的問題，同時并沒有真正的實現過零投切，仍然會有一些電壓流通。(4)復合開關中，既使用晶閘管又使用繼電器，內部結構相當復雜，工作的過程中，當磁保護期轉入晶閘管是瞬間，晶閘管要承受很大的di/dt，此時就很容易出現晶閘管燒損的問題。

3 復合開關在低壓無功補償裝置中的應用建議

低壓無功補償裝置中復合開關具有其它開關不可比擬的優勢，但同時也存在一些特有的弊端問題，為更好的提升供電質量，發揮復合開關的應用價值，今后在低壓無功補償裝置中應用復合開關時，應作出以下幾個方面的改進。

(一)為提升復合開關應用的可靠性，復合開關中的晶閘管要盡量的調整到1800V，此時電路中的最大電流就是電容器短路的電流，雖然電路中的電路非常大，但由于復合開關每個晶閘管只是工作2～3個周波，復合開關晶閘管中的電流，還是會比正常電路中的電流小很多，這樣就更好的保證了低壓無功補償裝置復合開關應用的可靠性[3]。

(二)在低壓無功補償裝置中，由三相共補償電容器和單相分補電容器組成，在進行電容投切時，共補的先投入，而分補的后投入。為了能夠使三相負荷平均分配，在應用變壓器時，不能只用某一項負壓，應該將三相負壓都投入其中，一部分用于共補，一部分用于分補，這樣才更加經濟合理，借助容量的有效分配，更好的保障供電企業的經濟效益。

(三)復合開關在低壓無功補償裝置中的應用，在分補時應用單項電容器和單項電抗器，而在共補時，則可以應用三相電容器和三相電抗器，這樣由于投切開關時不一樣的，交流器接觸器和復合開關都能自由的分開，這樣就避免的了復合開關燒壞的問題，是低壓無功補償裝置中復合開關應用的一種可行方法[4]。

(四)電網中電壓的總斜波畸變率THDu若是大于5%，低壓無功補償裝置中在應用復合開關時，就應該根據諧波的含量值，適量的增加濾波電抗器。此外若是低壓無功補償裝置中應用的是分相型的負荷開關，電路中的Y接單相電容器的中點，還必須要與線路中的N線進行有效連接。

總結

綜上所述，從電網電壓無功補償的角度分析，在電網諧波含量不超過5%的情況下，在低壓無功補償裝置中應用復合開關是切實可行的，但由于此項技術較新，缺乏相關的技術經驗，在實踐應用過程中，若是想要更好的發揮出復合開關的應用價值，為供電質量的可靠性提供保障，今后還需不斷對低壓無功補償裝置中復合開關的應用加強探索研究。