智能电容器应用

张春梅 张延辉 张瑞日

（郑州供电公司，河南 郑州 450058）

1 现状

对传统无功补偿而言，一般有三角形电力电容器、投切电容器专用接触器、热继电器及保护熔断器，低压无功补偿控制器等元件。在柜体内部零散组装而成。柜体体积庞大，内部接线复杂，安装接线耗时耗力、维护不方便，同时不利于生产、运输、安装、调试和可靠运行。所有的电容器只能有一个控制器控制投切，当这只控制器损坏时，整个装置就会停止动作，因此控制器的瓶颈效应隐患比较大。

2 新型智能电容器具有如下显著特点

2.1 既可单机独立补偿，也可多机并联补偿

2.2 可供补、可分补，也可混合补偿

2.3 补偿容量成倍增大

2.4 消除控制器瓶颈效应

2.5 过零投切开关技术先进

2.6 具有谐波抑制功能

3 结构简介

模块为上下分体式结构，上面为智能测控、开关、保护等单元组成的模块，下面为一台或两台（三角形接）或一台（星接）低压电力电容器构成的模块。上下模块可快速组装和拆卸，维护极为方便。综合模块有共补、分补两种，即可单台使用，也可多台组网构成补偿系统使用，无功补偿只要根据系统补充总容量选择若干模块进行组合即可。生产和使用极为简单。用“过零投切”技术，确保电容器投切无涌流，无电压，无电弧，而且能够满足三相不平衡场合的分补偿要求。

综合模块集成了现代测控、电力电子、网络通讯、自动化控制、电力电容器等先进技术。

4 功能简介

根据内部电容器不同，对应设计不同的复合开关。电流、电压、动作速度等完全相互匹配。在满足功能性要求的基础上，可降低原来设计的高成本。

根据内部不同的复合开关，对应设计不同的驱动方式，驱动功率，最大限度的减少功率消耗根据配置电容器组数的多少，内置的智能测控单元可对应设计不同的输出回路数，减少体积。

电容单元可选择微型断路器或熔丝保护等形式，适应不同的需求，且更换方便因为综合模块单机里面集成了智能测控单元，复合投切开关，保护单元，电力电容器等部件，因此单只模块只要接入一次回路，同时引入取样电流就可进行无功补偿。这种方式特别适合大功率用电设备就地补偿，减少无功电流的传输距离，降低损耗。（按30%配比，单机最大容量为40KVAR的综合模块可补偿120KW的电动机，也可装设在电动机安装梁上，放置好防护栏即可。）

若需要补偿的容量大于单机的容量，可选用多台模块并联使用，比如说补偿容量为140KVAR，可选用（20+20）模块 3 台，（10+10）模块1台即可，总容量为140KVAR。安装使用时只需把各台模块的一次回路接线端子全部并联在母线上，引入的同样电流通过二次电流互感器变换后也并联到每只模块的取样端子上，同时把所有模块的通讯接口接到同一RS485总线上即可使用。一次回路接线简洁，二次回路接线也方便简单。

可共补、可分补、也可混合补偿。从补偿方式上分，综合模块可分为共补型及分补型模块，如果三相平衡的标准场合，可全部选用共补型综合模块（即全共补）；三相严重不平衡的场合，可全部选用分补型综合模块（即全分补）；一般场合，可部分选用共补，部分选用分补型模块（即混合补偿）。所有综合模块的安装尺寸都一样，接线使用均兼容。这样使无功补偿的设计，安装，运输，调试，使用都简单易行。

消除控制器瓶颈效应每一只综合模块内均集成了智能测控单元，可独立采样电压、电流、功率因数、无功功率等参数，因此可以独立进行无功补偿。当使用多台综合模块并联补偿时仅需把各台模块的BS485通讯接口连接在一起，开机后会自动形成一个补偿系统。在同一补偿系统内，综合模块会自动产生一个主机，其余为从机，主机模块收集各从机的信息，根据功率因数的高低，无功功率大小，投切电容对电压的影响等因素综合判断后发出控制，闭锁，查询等命令，指挥各台模块的投切电容器。

综合模块组成的补偿系统为主从结构，因此补偿系统中任一只从机模块损坏后，主机会放弃对这台从机的指挥，也就是说只有这台从机会退出本系统，而不会影响到其它从机模块和整个补偿系统。如果主机模块损坏后，所有从机模块会放弃对它的臣服，并在余下从机中再次产生一只主机模块，损坏的那只原来的主机模块就会推出系统。以此类推，只要补偿系统中只要有一台模块是正常工作的，那么也就能进行本模块容量范围内的无功补偿，最大限度的减少用户的损失。而整个无功补偿的所有模块全部损坏这种情况除非有不可抗力因素，几乎不可能出现。因此综合模块的这种补偿方式完全打破了传统无功补偿系统控制器瓶颈效应，使无功补偿更可靠。

过零投切开关技术先进。综合开关内部采用的是电子复合开关技术。投切瞬间利用可控硅快速导通特性进行过零动作，减少涌流；正常运行时利用并联的大功率磁保持继电器触点接触电阻低来降低功耗，减少发热。

复合开关投切技术保证了电容器投切涌流在2倍额定电流下，减少了对电网的冲击，同时也减小了对电容器的冲击，延长电容器和开关的使用寿命。

现代电力电子技术的飞速发展，保证了复合开关这种既能快速补偿又能降低损耗的方式得以大范围的使用。

5 发展及应用

在实际应用中，成套的无功补偿装置设计时只需在标准柜体内（GGD,MNS,GCS)选用数台综合模块，通过抑制隔离开关接入到母排上。每只综合模块均具有电压、电流、功率因数、无功功率、电容器温度、电容器状态等显示，并可独立设置各种参数，故补偿屏上不许再装配控制器、功率因数表、电压表、电容指示灯等元件，简单可靠。

综合模块采用了紧奏型结构设计，容量40KVAR(20KVAR*2组，每组可单独投切）的尺寸仅为长340mm*宽70mm*高300mm,普通GGD柜体（800*600*2200）内部可装设三层，每层装7只，共可装设21台综合模块，总容量最大可达840KVAR，且补偿级数也为20KVAR一级，如果配置几台小容量的综合模块（10+10），那么补偿精度会更高。而传统无功功率补偿装置一台普通GGD柜体只能装设10组电容器，按每组30KVAR算，也只有300KVAR，且补偿级数还是30KVAR一级，精度差，同时大容量电容器的投切会带来大电流冲击，影响电网和电容器的安全运行。

如果系统补偿容量超过840KVAR,就要选项用多台柜台，也仅需把柜体之间的一、二次回路并联即可，日后要增容的话还可以用这种方式简单的增加综合模块的数量。不受控制器输出回路的影响，最大补偿系统可达2000KVAR。

谐波抑制功能。综合模块可选配纯电容补偿方式，也可选配不同比例大小的串联谐波抑制电抗器，使纯电容补偿变成串联电抗器的补偿模块，降低了电容器与用电系统并联谐振放大电流谐波的风险，同时不同比例的电抗电容组合也能吸收少量的电网高次谐波，稳定电网。

[1]李岩,杨民轩.电力电容器局部放电声电检测系统的应用[J].电气化铁道，2008-02-15.