配电网中低压无功补偿装置应用经验

摘 要：通过对目前使用的不同方式的智能型低压无功补偿装置的比较。以及对实际应用中出现的部分问题进行初步分析，提出了对无功补偿方案选择及装置的选择建议。

在配网中，低压无功补偿对提高电能质量，降低线路损失具有重要意义。得到了广泛应用。但无功补偿装置生产厂家众多，用户情况千差万别，不同补偿装置的实际运行效果各不相同，给无功补偿的管理带来了很大困难。结合实际应用中出现的问题，就低压无功补偿装置的三大部分投切开关、电容器、控制器，以及设计方案进行了简单分析和总结，提出了一些建议供大家共同探讨。

1 投切开关

投切开关主要包括接触器、双向晶闸管、复合开关三种方式。

1.1 接触器

接触器是使用时间最长，应用最广泛的一种方式。相对于其他方式，其最大的优点是价格便宜，因此应用最为广泛。但接触器在投切电容器时，容易产生较大的涌流，烧毁接触器的触点，导致电容器损坏。

接触器这种方式适用于负荷相对比较稳定，功率因数变动频率较低的无功补偿，具有良好的效果。

1.2 双向晶闸管构成的无触点开关

这种方式通过检测电压的过零点，在上下半波分别控制正反两支晶闸管的通断，来投切电容器组。由于是在过零点投人，因此避免了合闸涌流的冲击，避免了电容器受到过电压的冲击。

但此种方式很大的一个问题是散热。晶闸管在导通后理论上相当于短路，需长时间通过额定电流，而实际上晶闸管是存在一个导通压降 ，一般为1.5 V左右。以一个总补偿量为160 kvar的补偿柜为例。电容器分为8组，每20 kvar，则A相中流过的电流为52.6 A，每只晶闸管功耗为P=1.5×52.6=78.9 w，两只晶闸管近160 w。相当于点两只80 w的灯泡。而晶闸管正常工作的壳温不超过80℃ ，若长时间过热，可导致晶闸管性能下降直至烧毁。因此必须加散热器、风扇以及温控继电器。但是，当夏天室外温度较高，配电室内不通风，又有变压器等发热源时，装置的环境温度即有可能达到50℃ 以上，即便散热也很难保证晶闸管温升小于80℃。在加了散热器、风扇以及温控回路后，需要的补偿柜内的安装空间更大，装配非常麻烦，可靠性也随之降低。而且由于晶闸管投切时会产生谐波电流，引起系统谐振后还会被放大，导致晶闸管损坏。

因此，对于类似户外公变或专变下的无功补偿柜，以及散热不好的配电室内，尽量不要安装这种双向晶闸管构成的无触点开关。

1.3 复合开关

这是一种融合了接触器和双向晶闸管优点的新型电容器投切开关。将接触器和双向晶闸管并联在一起。其工作原理为利用晶闸管的快速特性作为投切开关，而接触器则作为电流持续通过时的开关。在需要投入电容器组时，先由晶闸管在电压过零时投入，防止合闸涌流的产生，然后再投入接触器，使其处于同晶闸管并联工作的状态;当系统稳定后再将晶闸管退出，由接触器承受运行电流;在需要退出电容器组时，先将晶闸管导通，使其处于同交流接触器并联工作的状态;接着使交流接触器断开退出工作，电容器与电网的连通作用短时内由晶闸管独立承担;最后切除品闸管的触发信号，使晶闸管在电流过零时自然关断。

使用双向晶闸管构成的无触点开关和复合开关的补偿装置，由于是采用过零投切，因此使用这两种方式的补偿装置电容器损坏的几率较小。对于谐波较重的场合，为防止谐振，若要使用复合开关，应先考虑滤波。

为保证晶闸管的使用安全，通常晶闸管选取的VRSM反向峰值电压和， 通态电流至少是它所承受的系统额定电压和电流的2.5倍，甚至还要高。当然也要受成本的限制，双向晶闸管构成的无触点开关和复合开关的价格通常是接触器的3—4.5倍。若参数再选高，则成本又会急剧增加。

2 电容器

2.1 自愈式并联电容器结构特性

目前使用的电容器大都为自愈式并联电容器。这类电容器采用金属化聚丙烯薄膜绕卷而成。这种材料使得电容器在被击穿短路后，能利用短路产生的热量将周围的金属层熔化蒸发，使绝缘特性很快得以恢复，电容器能够继续使用。即具有自愈功能。

实际应用中，采用三相角形联结并一体化封装的结构电容器比较常见。三相角形联结便于自动滤除三次谐波，一体化封装则便于安装。这类电容器两端通常会并联一只小电阻，作为电容器的放电回路。要求在电源断开后30S，电容器两端电压小于65 V。另外还可装设压力保险，防止爆炸。

但事实上电容器损坏还是较多，甚至引起事故扩大。其主要原因在于电容器投切时产生的过电压、过电流以及温度等。而产生过压过流的原因则是电容器的投切时间和频繁动作。