浅谈低压无功补偿装置的几种接线方式

虞卫东

摘 要：电力供应系统在向企业进行大量电力能源输送的同时存在着相当数量的电能损耗，而企业设备在运转过程中，也会出现由于设备电阻结构问题产生的无功功率，这些因素都造成了电能的极大浪费，在电力输送中接入无功补偿装置是解决电能资源浪费的有效途径。在补偿装置连接过程中，接线方式的选择是否合理恰当直接关系到装置功效的发挥。文章对补偿装置的几种接线方式做出了系统探讨，以期提高其在不同应用环境下功效的最大化。

关键词：传统补偿装置；无触点补偿；复合开关接线方式

1 概述

电力供应行业是关系到国家经济發展的命脉行业，为保障人民生活和企业生产的正常运转提供了动力支持。在电能输送环节，经常会存在大量电力能源的无功消耗，不仅造成了电力能源的损失，妨碍了电力能源的有效供给，而且还会对电网线路和电力设备造成严重的损坏，与此同时，也给居民和企业带来额外的经济负担。近年来，节能化的生产生活方式是我国政府所大力提倡的，为了在电力行业实现节能化生产效果，在电能输送和使用环节大力推行低压无功补偿装置的应用是正确的也是最为有效的选择。无功补偿装置可以提高电能的总体使用效率，改善电力能源的供应质量，保证了电力供应系统的有效运行。在我国，电力低压无功补偿设备的应用已经较为广泛，大多数电力供应企业或生产企业都相继在电力设备系统中加入了补偿装置的设计和使用。

无功补偿装置中对电流的控制要靠投切装置来完成，投切装置能够随着电流需求环境的变化，通过自动或者手动的方式实现电量的开合切换。投切装置随着科技水平的提高而不断变化，投切接线的方法也有多种，每一种方法都有其各自的优缺点以及适用环境，因此，企业在选择时要有所侧重。

2 传统补偿接线方式

在电力系统应用中，最传统的低压电容无功功率补偿装置为：刀开关十熔断器+接触器+热偶继电器+低压电容器或低压电容器串联低压电抗器。在无功功率自动控制仪没有开发以前，电容器柜加装无功功率表，值班人员根据无功功率表的读数手动投切以改善电网功率因数。随着无功功率智能控制仪的广泛应用，电容器组能够实现自动投切，智能化控制。

这种传统的低医无功功率补偿装置接线方式的最大优点是经济实惠，投资小，见效快，运行安全可靠，元器件普通、维护方便，现已广泛应用于各种低压配电系统中。

但这种接线方式容易出现的问题是频繁投切时切换电容接触器烧坏。因为负载在时刻发生变化，无功功率因数也在发生变化，无功功率智能控制器会根据功率因数地变化投切电容器组，电容器组的容量一般都在10-30Kar之间，很多情况下电容器组投入以后都会补过，无功功率智能控制器又会根据功率因数切断电容器组，而切断以后功率因数又不够，所以就会出现频繁投切。这种接线方式容易出现的另一个问题是熔断器熔断，由于本方案的过流采用熔丝保护，而合闸引起的涌流、分闸引起的过电压有时会出现三相熔丝中的单相或多相熔断现象。对运行中的电容器组来说熔丝熔断会引起计量不准，电容器组故障等现象。

3 采用无触点电子开关补偿接线方式

在大型轧钢、冶炼、化工等重工业企业中，大型设备对电网的冲击和污染非常大，同时谐波大，这样对电容器补偿装置的要求就相对来说比较高，传统的接线方式故障率高，维护麻烦成本高切换用接触器容易烧坏。为解决以上问题，采用无触点电子开关来代替普通接触器。

这种接线方式和传统的切换接触器相比最大的优点是，响应时间快，同时无触点频繁切换时不会产生火花，不会烧坏触点。模块化的产品，运行维护方便，占用空间小。由于是过零触发和过零开断不会产生过电流和过电压，大大的减少了对设备的冲击，增长了设备的使用寿命。在接线方式中，能同时实现单相补偿和三相补偿相结合的方式，使补偿精度更加精确同时消除三相功率因数不平衡产生的影响。使补偿方案更加灵活多变。

但这种无触点可控硅开关最大的缺点是：（1）成本高，是采用接艇器投切的补偿柜贵70%～90%；（2）可控硅开关电路运行时有较大的压降，运行中的电能损耗和发热问题不可忽视。有功消耗的发热量还会增加整个补偿装置的温升，必须采用相应的散热降温的措施，如采用接触器基本上不消耗有功；（3）可控硅电路本身也是谐波源，大量的应用会对低压电网的波形不利。

4 采用机电一体化复合开关补偿接线方式

无功功率补偿设备中的电力开关装置在工作时会受到大规模电流的瞬时冲击，而这种电流的瞬时变化会对投切开关本身的触点造成极具破坏力的影响，频繁的电流冲击将缩短开关装置的使用寿命，并造成电路中电压的不稳定性，传统的投切开关因其自身的结构缺陷而逐渐缩小了其应用范围。目前，一种新型的机电一体化复合开关接线方式正逐渐被企业所广泛采用，这种接线方式将可控开关与接触器有机融合在一起，在开关闭合的瞬间实现零电压，无功耗接触，同时还能保证正常的通电效果，降低了电流和电压瞬时变化对接触器带来的冲击。

该种接线方式具备传统接线方式所没有的特点：其一，复合开关实现了智能化和自动化的电流接通模式，一旦受到外部电流的刺激，将自动找出适合于电流切入的最佳时间点，降低电压变化对投切的不良影响；其二，融合了硅开关和接触器二者的优势，保证接触点在电流通过的瞬间不会受到过量冲击，且最大限度的降低了能耗；其三，对通电全程实现了智能化控制，一旦发现电流设备温度过高或者电压不稳的情况，就会自动进行系统断电处理，对系统实施及时防护；其四，耗电量极低，符合开关接线装置只在开关闭合或联通的瞬间消耗电能，其他时间处于零耗能状态。另外，该种接线装置的体积小，不会占用太大的面积，更加节省空间，在具体操作中，安装调试过程更为简单易行，同时具有相当长的使用寿命。

在使用复合开关作为接线方式时，要尤其注意以下注意事项：首先，要严格掌控开关的闭合时间，接触器的开关应该后闭合，以防止电流对其造成冲击损坏电路元件。其次，通电电流的流量要满足开关装置正常工作的电流值，锅底的电流将会导致开关中断操作或操作失效。最后，要准备相应的预备电源，以防止突然断电对开关接线装置带来的不利影响。

5 结束语

无功补偿装置的接入能够提高电力资源的使用效率，保证电能的充分利用，是实现节能化生产的方法之一。补偿装置在投入使用过程中，要注意选择合理的接线方法，不但要符合先进性生产需要，而且还要采用最为合适的方法，才能保证其功效得到充分发挥，取得更为可观的节能效益。

参考文献

[1]任国光.电力电子技术[M].上海科学文献出版社.

[2]徐政译.基于品闸管的柔性交流输电控制装置[M].北京：机械工业出版社.