動態無功補償柜復合開關優化探討

1 動態無功補償復合開關的工作原理和主要技術特點

　　目前電力系統通用的無功補償方案有接觸器投切電容器、復合開關投切電容器、晶閘管投切電容器這三種。復合開關投切電容器無功補償裝置，其投切開關是晶閘管和接觸器并聯的復合開關，其主要作用是用晶閘管控制電容過零投切，以降低傳統接觸器投切的電流沖擊，電容器投入后再由接觸器旁的路晶閘管，使電容運行。

動態無功補償復合的主要技術特點有：

    實現動態補償 ，可對頻率和大小都變化的無功功率進行補償，對補償對象有極快的響應。動態補償不容易和電網阻抗發生諧振，且可以跟蹤電網頻率的變化，故補償性能不受電網頻率變化的影響。

（1） 過零投切：斷口電壓為零時，開關接通；電流過零時，開關分斷。由于采用了過零觸發技術，因此可使射頻干擾降低到最低程度。

（2） 功耗小：由于采用了磁保持繼電器，控制裝置只在投切動作瞬間耗電，平時不耗電且磁保持繼電器的接觸電阻小，不需要外加散熱片或風扇，降低了成本。

（3） 無諧波：磁保持繼電器吸合后，沒有非線性電阻，不會產生諧波。

（4） 抗干擾：具有低阻抗的特點，可以抑制干擾，消除噪聲。

（5） 保護功能：欠壓保護，當系統電壓低于160V時開關自動分閘；缺相保護，當系統電壓缺相時，開關拒合閘（適用于三相△連結的開關）；停電保護，系統停電后開關自動分閘，當系統恢復供電后開關不會自動合閘。

開關合閘波形圖：

2 動態無功補償復合開關在實際運行中存在的主要問題

（1）由于國內大多數的動態無功補償復合開關采用的接觸器都是普通的機械觸點開關，因此動作速度較慢，在負荷動態變化特別頻繁，要求響應速度和投切精度很大的場合，常常不能滿足補償要求。

（2）當用戶同時使用大量三相用電設備時，必須投入三相電容補償，而復合開關的接觸器很難達到三相同時投切的質量要求。

（3）由于零點檢測出現誤差或電網、線路及其他因素的干擾，打亂動態無功補償控制器及復合開關正常的工作程序甚至導致其失控。

3 影響動態補償復合開關穩定工作狀態的主要因素

3.1 電源因素

    由于電子電路通過電源電路接到電網，所以電網的噪聲通過電路干擾進入電子線路，這是影響復合開關工作穩定的主要原因之一。電源因素可以從以下三種情況來詳細考慮。

（1） 通過電源變壓器的耦合。變壓器是電源電路中最常見的元件，它的初級接在電網電源，次級則按設計要求得到各種交流電壓，然后再經過整流濾波和穩壓等電路，得到供線路工作所需要的直流電壓。在研究電網高頻尖峰脈沖如何穿越變壓器而傳播時發現，變壓器初、級的交流電磁耦合并不是這種噪聲的主要傳播途徑。事實上，這個傳播途徑是由變壓器初次級間分布電容所造成的。由于變壓器的初級線圈靠得很近，這兩部分間的分布電容通常有數百PF。這種分布電容不僅電容量大，而且有良好的頻率特性，對高頻噪聲的阻抗很低。

（2） 電源本身的過壓、欠電壓、停電等故障引起的電源噪聲。任何電源及輸電線都存在內阻，正是這些內阻引起電源的噪聲影響了復合開關的穩定工作。如果沒有內阻存在，無論如何噪聲都會被電源電路吸收，在電路中不會產生干擾電壓。

（3） 浪涌、下陷、尖峰電壓與其他電源干擾因素。用戶本身大功率設備的不斷接通和斷開，特別是大功率電動機，接通瞬間需要很大的啟動電流，并可持續幾百毫秒，從而在輸電線路內阻上將產生很大的壓降，這是電網中產生電壓瞬變（浪涌、下陷）的主要原因。這些噪聲疊加在正弦交流電壓上沿線路傳輸，在所到之處引起干擾，如果幅度過大，會毀壞系統。