低压成套无功功率补偿装置元件选型及适用性

赵艳宏

摘 要低压成套无功功率补偿装置是电气设备和机械设备的组合体，主要的构成设备为低压开关设备，以及一些功能性的设备，包括控制设备、保护设备、测量设备、调节设备以及信号设备等等，经过组装形成一个综合性装置。在补偿装置的组装中，选择元件往往是被忽视的环节，着重于分析元件的选型以及对其适用性进行比较是非常必要地。本论文针对低压成套无功功率补偿装置元件选型及适用性进行研究。

【关键词】低压 无功功率补偿装置 装置 适用性

1 无功功率补偿装置的主进线部分

主进线部分的构成分为两个部分，即主开关、主母线。主母线在正常运行的过程中，需要考虑短路问题和载流量问题。主开关有三种类型，第一种为隔离开关，其在运行中没有后备保护，需要另行配备保护装置，以便在隔离开关使用中发生故障的时候，不会对供电系统的运行造成故障；第二种为隔离开关熔断器组，可以对电源端进行有效隔离，并发挥后备保护的功能，但对熔断器提出了很高的性能要求，要保证保护系统的性能得以充分发挥，就要对所选择的熔断器进行短路试验，经过比较之后作出选择；第三种为塑壳式断路器，如果出现短路的现象，并不需要对元件进行更换，而是能够发挥保护功能。由于这种断路器没有隔离功能，要购买功能完备的断路器需要消耗大量的资金。

2 无功功率补偿装置的分回路保护

无功功率补偿装置的分回路保护部分分为4种方式，即断路器保护、熔断器保护、投切开关串联过载继电器保护、熔断器串联过载继电器保护。

其中，断路器保护装置体积小，容易安装，操作简单，而且技术维护也是非常方便的。目前较为普遍使用的断路器为分回路保护的断路器，具有很强的电流分断能力，能够对无功功率补偿装置实施有效的保护。对于断路器的选用，要对其性能予以考虑，要求能够符合无功功率补偿装置的要求。特别是对短路保护方面，很有可能在涌流的影响下导致投切开关不断地产生脱扣的问题。所以，对断路器的选择中要考虑到无功功率补偿装置的需求。

最为常用的保护方式就是熔断器保护。这种保护方式的成本相对较低，操作简单，使用也非常方便，能够发挥有限流功能。也能对装置的短路进行保护，可以发挥熔断器的保护功能。

采用过载继电器实施保护，要求与投切开关之间相互配合使用，可以发挥很好的过载保护作用，还能够发挥断相的保护功能。由于电容器在投入瞬间会产生涌流，为了确保电容器能够持续稳定地运行，要求选用分回路保护元件的时候，其额定电流要能够达到电容器额定电流的1.3倍。同时，还要对电容器的最大点容量进行考虑。所以，在选择分回路保护元件的时候，要求额定电流要能够达到电容器额定电流的1.46倍。

3 无功功率补偿装置的分回路投切保护

無功功率补偿装置的分回路投切保护包括半导体电子开关、机电开关、复合开关三个部分。

机电开关中的接触器是普遍应用的，电容器在运行中会有非常大的涌流，实施断路器进行保护会频繁脱扣，熔断器保护不会产生这种现象，也可以利用半导体电子开关快速补偿，减小合闸涌流。

选用复合开关要优于选择机电开关，而且还要搭配具有非常快的反应速度的控制器。将控制器搭配半导体电子开关，可以缩短电容器的投切响应时间，在20毫秒之内就可以启动并发挥控制作用。

在使用半导体电子开关的时候，当其处于运行状态的时候就发热，就必然会对元件的使用性能和使用寿命造成影响，因此，需要配备效果良好的散热系统。

投切开关要根据无功功率补偿装置的需要进行选择，合适选择额定电流，以使其更好地发挥投切作用。

4 无功功率补偿装置的补偿保护

无功功率补偿装置的补偿保护由两部分构成，即电容器、电抗器。

在无功功率补偿装置中，电容器是主体部分。在进行电容器选择的时候，要对无功功率补偿装置的各项电压值都要予以考虑，包括电容器的额定电压、补偿装置的工作电压，还要考虑到电容器额定容量会与补偿电容之间存在着差异。无功功率补偿装置运行中，所投入的补偿容量会与系统电压存在关联性，额定容量则是处于电容器额定电压下的容量。比如，并联电容器为自愈式的，如果电容器的额定电压为450伏，补偿容量是30无功千伏安；如果系统的电压为380伏，补偿容量是21.4无功千伏安，在对无功功率补偿容量进行计算的时候，需要考虑到对系统进行无功功率补偿，以使得工作电压处于稳定状态。

在对无功功率补偿装置进行设计的时候，可以根据需要选择电容器，还要确定编码投切运行中的控制方式，以使得补偿更为精确。采用单相电容器进行无功功率补偿，就可以符合单相负荷场所的要求。为了使低压成套无功功率补偿装置的运行得到满足，在对电容器进行选择的时候，需要对其放电性能充分考虑。

在无功功率补偿装置中，电抗器所发挥的作用是对涌流和谐波都发挥一定高度抑制作用。在对电抗器进行选择的时候，要对投切开关予充分考虑，以使其涌流的抑制作用得以充分发挥。比如，在半导体电子开关的选择以及复合开关的选择过程中，不需要配置电抗器。在电力系统处于运行状态的时候，在没有谐波源的情况下，可以不需要配置电抗器；如果有谐波源存在，就需要根据谐波的实际情况具有针对性地配置电抗器，并对电抗率进行设定。电抗器所发挥的作用是对涌流起到抑制作用，而且还可以有效地抑制谐波，两者的电抗率是存在差异性的。所以，在对电抗器进行选择的时候，要使用计算的方法将电抗率明确，之后运行电抗器。

5 无功功率补偿装置的无功补偿控制器

电子技术的发展，各种电路集成化，所采用技术包括中央处理器（CPU）、数字信号处理（DSP），采用的无功补偿控制器都会有所不同。在选用的过程中，要对控制器的性能充分考虑，以使得无功补偿控制器能够满足无功功率补偿装置的技术要求。

6 结束语

综上所述，供电网和配电网在运行中，要保证运行质量，且起到节约能源的作用，就可以使用无功功率补偿的办法。对于无功功率补偿装置的选用上，可以使用低压成套无功功率补偿装置，但是，从目前该装置的适应情况来看，往往对元件的选型上有所忽视，而且没有考虑到装置的使用性。针对相关问题进行研究，不仅有助于装置性能的充分发挥，而且还可以促进无功功率补偿领域更好地发展。

参考文献

[1]牟聿强，刘振东，张雅楠，秦静思，陈源.低压成套无功功率补偿装置标准及试验分析[J].电气传动，2014（01）：93-96.

[2]赵启承，史剑锋，金涌涛，杨晓华，王国锋.配电网低压无功补偿成套装置实用功能设计探讨[J].电力电容器与无功补偿，2013，34（04）：25-29.

[3]林俊.成套装置中智能低压无功补偿综合模块的应用探析[J].山东工业技术，2016（12）：138-138.

作者单位

中检质技检验检测科学研究院有限公司 浙江省杭州市 310022