淺談低壓無功補償裝置的幾種接線方式

    電力供應系統在向企業進行大量電力能源輸送的同時存在著相當數量的電能損耗，而企業設備在運轉過程中，也會出現由于設備電阻結構問題產生的無功功率，這些因素都造成了電能的極大浪費，在電力輸送中接入無功補償裝置是解決電能資源浪費的有效途徑。在補償裝置連接過程中，接線方式的選擇是否合理恰當直接關系到裝置功效的發揮。文章對補償裝置的幾種接線方式做出了系統探討，以期提高其在不同應用環境下功效的最大化。

　　1 概述

　　電力供應行業是關系到國家經濟發展的命脈行業，為保障人民生活和企業生產的正常運轉提供了動力支持。在電能輸送環節，經常會存在大量電力能源的無功消耗，不僅造成了電力能源的損失，妨礙了電力能源的有效供給，而且還會對電網線路和電力設備造成嚴重的損壞，與此同時，也給居民和企業帶來額外的經濟負擔。近年來，節能化的生產生活方式是我國政府所大力提倡的，為了在電力行業實現節能化生產效果，在電能輸送和使用環節大力推行低壓無功補償裝置的應用是正確的也是最為有效的選擇。無功補償裝置可以提高電能的總體使用效率，改善電力能源的供應質量，保證了電力供應系統的有效運行。在我國，電力低壓無功補償設備的應用已經較為廣泛，大多數電力供應企業或生產企業都相繼在電力設備系統中加入了補償裝置的設計和使用。

　　無功補償裝置中對電流的控制要靠投切裝置來完成，投切裝置能夠隨著電流需求環境的變化，通過自動或者手動的方式實現電量的開合切換。投切裝置隨著科技水平的提高而不斷變化，投切接線的方法也有多種，每一種方法都有其各自的優缺點以及適用環境，因此，企業在選擇時要有所側重。

　　2 傳統補償接線方式

　　在電力系統應用中，最傳統的低壓電容無功功率補償裝置為：刀開關十熔斷器+接觸器+熱偶繼電器+低壓電容器或低壓電容器串聯低壓電抗器。在無功功率自動控制儀沒有開發以前，電容器柜加裝無功功率表，值班人員根據無功功率表的讀數手動投切以改善電網功率因數。隨著無功功率智能控制儀的廣泛應用，電容器組能夠實現自動投切，智能化控制。

　　這種傳統的低醫無功功率補償裝置接線方式的最大優點是經濟實惠，投資小，見效快，運行安全可靠，元器件普通、維護方便，現已廣泛應用于各種低壓配電系統中。

　　但這種接線方式容易出現的問題是頻繁投切時切換電容接觸器燒壞。因為負載在時刻發生變化，無功功率因數也在發生變化，無功功率智能控制器會根據功率因數地變化投切電容器組，電容器組的容量一般都在10-30Kar之間，很多情況下電容器組投入以后都會補過，無功功率智能控制器又會根據功率因數切斷電容器組，而切斷以后功率因數又不夠，所以就會出現頻繁投切。這種接線方式容易出現的另一個問題是熔斷器熔斷，由于本方案的過流采用熔絲保護，而合閘引起的涌流、分閘引起的過電壓有時會出現三相熔絲中的單相或多相熔斷現象。對運行中的電容器組來說熔絲熔斷會引起計量不準，電容器組故障等現象。

　　3 采用無觸點電子開關補償接線方式

　　在大型軋鋼、冶煉、化工等重工業企業中，大型設備對電網的沖擊和污染非常大，同時諧波大，這樣對電容器補償裝置的要求就相對來說比較高，傳統的接線方式故障率高，維護麻煩成本高切換用接觸器容易燒壞。為解決以上問題，采用無觸點電子開關來代替普通接觸器。

　　這種接線方式和傳統的切換接觸器相比最大的優點是，響應時間快，同時無觸點頻繁切換時不會產生火花，不會燒壞觸點。模塊化的產品，運行維護方便，占用空間小。由于是過零觸發和過零開斷不會產生過電流和過電壓，大大的減少了對設備的沖擊，增長了設備的使用壽命。在接線方式中，能同時實現單相補償和三相補償相結合的方式，使補償精度更加精確同時消除三相功率因數不平衡產生的影響。使補償方案更加靈活多變。

　　但這種無觸點可控硅開關最大的缺點是：（1）成本高，是采用接艇器投切的補償柜貴70%～90%；（2）可控硅開關電路運行時有較大的壓降，運行中的電能損耗和發熱問題不可忽視。有功消耗的發熱量還會增加整個補償裝置的溫升，必須采用相應的散熱降溫的措施，如采用接觸器基本上不消耗有功；（3）可控硅電路本身也是諧波源，大量的應用會對低壓電網的波形不利。

　　4 采用機電一體化復合開關補償接線方式

　　無功功率補償設備中的電力開關裝置在工作時會受到大規模電流的瞬時沖擊，而這種電流的瞬時變化會對投切開關本身的觸點造成極具破壞力的影響，頻繁的電流沖擊將縮短開關裝置的使用壽命，并造成電路中電壓的不穩定性，傳統的投切開關因其自身的結構缺陷而逐漸縮小了其應用范圍。目前，一種新型的機電一體化復合開關接線方式正逐漸被企業所廣泛采用，這種接線方式將可控開關與接觸器有機融合在一起，在開關閉合的瞬間實現零電壓，無功耗接觸，同時還能保證正常的通電效果，降低了電流和電壓瞬時變化對接觸器帶來的沖擊。

　　該種接線方式具備傳統接線方式所沒有的特點：其一，復合開關實現了智能化和自動化的電流接通模式，一旦受到外部電流的刺激，將自動找出適合于電流切入的最佳時間點，降低電壓變化對投切的不良影響；其二，融合了硅開關和接觸器二者的優勢，保證接觸點在電流通過的瞬間不會受到過量沖擊，且最大限度的降低了能耗；其三，對通電全程實現了智能化控制，一旦發現電流設備溫度過高或者電壓不穩的情況，就會自動進行系統斷電處理，對系統實施及時防護；其四，耗電量極低，符合開關接線裝置只在開關閉合或聯通的瞬間消耗電能，其他時間處于零耗能狀態。另外，該種接線裝置的體積小，不會占用太大的面積，更加節省空間，在具體操作中，安裝調試過程更為簡單易行，同時具有相當長的使用壽命。

　　在使用復合開關作為接線方式時，要尤其注意以下注意事項：首先，要嚴格掌控開關的閉合時間，接觸器的開關應該后閉合，以防止電流對其造成沖擊損壞電路元件。其次，通電電流的流量要滿足開關裝置正常工作的電流值，鍋底的電流將會導致開關中斷操作或操作失效。最后，要準備相應的預備電源，以防止突然斷電對開關接線裝置帶來的不利影響。