电力电子技术与无功补偿

4 、并联电容器的投切开关

4. 1 用交流接触器投切

    传统的补偿柜，都是采用交流接触器作为并联电容器的投切开关，迄今仍有沿用。其缺点是：

    （1）投人电容时产生倍数较高的涌流，容易在接触器的触点处产生火花，烧损触头。甚至形成接地故障;

    （2）切断电容时，容易粘住触头，造成拉不开；

    （3）涌流过大对电容器本身有害，会影响使用寿命。

    虽采用适当选择额定容量较大的接触器，如用额定电流 40A 接触器投切15 kvar三相电容器，每台电容器加装串联小电抗器，用以抑制涌流等措施，但仍统计故障率较高。

4.2 双向晶闸管开关电路

    采用双向晶闸管的无触点开关电路取代交流接触器用于投切电容器的接线如图 5所示。其优点是零电压投零电流切，无拉弧，动作时间短，可大幅度地限制电容器合闸涌流，特别适合于频繁投切的场合。但也存在以下缺点：

    （1）采用双向可控硅制造成本高，晶闸管开关电路的补偿柜价格要比采用接触器的补偿柜贵70%-80%左右、

    （2）晶闸管开关电路运行时有较大的压降，运行中的电能损耗和发热较高，同时有功消耗的发热量还会增加整个补偿装置的温升。

    （3）晶闸管电路本身也是谐波源，大量的应用对低压电网造成谐波污染。

    因此除了对晶闸管开关电路加以改进外，还应使之在完成开合闸操作后退出。仍由与之并联的接触器维持电容器的正常运行

图 5 晶闸管双向反并联

4.3 晶闸管和二极管反并联的开关电路

    1只晶闸管和1只二极管反并联的接线方案如图6所示与图5的接线方案对比，由于相同容量的功率二极管的价格低于晶闸管，故用1只晶闸管和1只二极管反并联的无触点开关电路制造成本较低，而技术性能相近。但反应时间则较慢些，切除电容器时，如采取两个晶闸管反并联，从切除指令的输出到工作任务的完成，可以半周波内完成（即时间(t ≤ 10 ms)。如采用下图的方案，由于二极管的不可控性，通常其切除时间t ≤ 120 ms。

图 6 晶闸管和二极管反并联电路

4.4 等电压投、零电流切的新型无触点开关电路

    电路的接线如图 7所示。图中K为交流接触器。其运行操作顺序说明如下：当投入电容器时，微机发出信号给开关电路，使之在等电压时投入电容器，紧接着又发出信号给接触器，使其触点也闭合，将晶闸管开关电路短路，由于K闭合后的接触电阻远小于开关电路导通时的电阻，达到了节能和延长开关电路使用寿命的目的。当需要切除电容器时，微机先发出信号给K，使K触点断开，此时开关电路处于导通状态，并由开关电路在电流过零时，将电容器切除。该方案的优点是：运行功耗低、涌流小、制造成本低，且开关电路和接触器的使用寿命长。

图 7 等电压投、零电流切的新型无触点开关电路

5 、总结

    本文对现在无功补偿技术的应用情况作了简单的概述，并从无功补偿用到的一些新技术、补偿控制器、补偿电容接线方式、并联电容的投切开关等方面做了简单分析。随着新型电力电子器件的应用以及电力电子技术的发展，将会出现更多无功补偿及滤波的新技术。而且随着单片机以及 DSP等微处理器的应用，无功补偿的响应速度更快，控制方式越来越灵活，控制策略也越来越先进。现在很多精密的电子设备对电源的质量要求很高，所以相信在将来无功补偿技术及电源滤波技术将会得到更大的发展。

参考文献：

1 、《电力电子技术》贺益康、潘再平编著，科学出版社， 2004
2 、《低压无功补偿装置综述》匡满武，《山西电力》总第 117 期， 2003 年 12 月
3 、《动态无功补偿技术应用综述》夏祖华、沈斐、胡爱军、童陆园，《电力设备》第 5 卷第 10 期， 2004 年 10 月
4 、《关于低压无功补偿装置的探讨》余兆荣、陈曦，《贵州电力技术》， 2005 年第 5 期
5 、《我国低压无功补偿的技术发展概况》刘乾业、邹慕震、许伟、黄向前，《电世界》， 2005 年第 10 期
6 、《无功补偿装置的现状和发展趋势》张刘春、韩如成、张守玉，《太原重型机械学院学报》第 25 卷第 1 期， 2004 年 3 月
7 、《无功功率动态补偿方法》殷文亭、张红卫、张学军、高波、朱玉波、司光磊，《电气时代》 2003 年第 4 期