低压电能质量监控和无功自动补偿.doc

低压电能质量监控及无功自动补偿装置 陈 津 摘要：着重介绍近几年来我国及我公司智能型低压无功补偿装置的发展、新产品、新技术和开发动态，以及我公司在低压滤波器装置的发展，并对设计中的若干技术问题如补偿方式的选择、投切元件的选择等加以讨论。 关键词：低电压；无功补偿；技术方案 前言 近年来，在城乡电网改造的实施过程中，低压并联电容器无功补偿装置的设计方案有了重大的改进和突破，尤其是近两年国家对电网质量的严格要求，使得单纯的低压并补发展到抑制谐波型并补和专业的低压动态滤波器TSC，并取得了满意的运行效果。对提高供电电压质量，挖掘供电设备的潜力、降低线路损失及节能均起到积极的作用。本文就我公司电能质量监控及无功自动补偿装置开发中的若干技术问题和发展方向进行讨论，以供参考。 低压补偿的改进 低压无功补偿的传统模式主要有以下三种型式，①装于低压电动机旁的单台就地补偿；②装于配电变压器低压侧的补偿箱及柱上式补偿装置；③装于企业配电房或车间、箱变内及高层建筑楼层配电间的自动补偿柜（如最早的PGJ柜，以及后来的GGD、GCK等）。根据我公司低压补偿装置的发展情况，在此对单台就地补偿问题不作讨论。低压补偿箱和补偿柜的技术改进和新技术应用归纳起来主要有以下几方面： 由三相共补到分相补偿，以求达到更理想的补偿效果； 由静态补偿发展到动态补偿； 智能型自动补偿控制器和配电变压器的运行记录仪相结合； 将低压补偿的功能纳入欧式箱变及美式箱变的低压部分； 采用不锈钢或复铝锌板的箱体，具有防寒、防晒、密封、防潮、防火、防锈等特点 选用微晶蜡介质或干式及充SF6的自愈式并联电容器，提高了运行的可靠性，并延长了使用年限； 由单一的无功补偿到同时具有滤波及抑制谐波功能的补偿装置。 三相共补及分相补偿结合的接线 3．1三相共补的接线（△） 传统的低压补偿都是采用三相共补的方式，它是根据控制器统一取样判断，各相投入相同的补偿容量，接线如图1所示。此方式适用于三相负载基本平衡，各相负载的cosΦ相近的网络。一般电容器都选用△接线，额定电压为400V。 图1电容器△接三相共补的接线 3．2三相分补的接线（Y） 三相分补方式就是各相分别取样，各相分别投入不同的补偿容量，接线如图2所示。此方式适用于三相负载不对称，其cosΦ值也有较大差别场合。一般电容器都选用Y接线，额定电压为230V。 图2电容器Y接三相分补的接线 3．3三相共补及分相补偿结合的接线（△-Y） 此方式是前两者的结合，即三相共补与三相分补相结全的接线方式，接线如图3所示。三相共补部分的电容器为△接线，三相分补部分的电容器为Y接线，此方式适用于各种网络。这种接线方式的补偿装置，运行方式机动灵活。 图3电容器△-Y接三相共补与三相分补相结合的接线 3．4对三种接线方式的探讨 从补偿效果来看：三相共补及分相补偿结合的接线（△-Y）的效果最好，最灵活；三相分补接线（Y）效果较差；三相共补接线（△）效果最差。 从经济角度来看：三相共补接线（△）的价格最经济；三相共补及分相补偿结合的接线（△-Y）的价格较贵；三相分补接线（Y）的价格最贵。其原因是：①额定电压400V的自愈式电容器的价格比同容量额定电压230V的电容器便宜得多，这是由于原材料价格的原因和400V电容器极间工作电场强度较高的缘故。以400V的电容器为例，用厚8μm金属化膜时，工作场强为50kV/mm，如用厚7μm金属化膜时, 工作场强为57～58kV/mm；而230V电容器，如要维持与上述的工作场强相近时，则必须选用更薄的金属化膜，但4～5μm薄膜的价格要比7～8μm薄膜贵得多，所以对230V电容器一般是采取降低工作场强的设计，按照国内市场上的通常价格，同容量的230V电容器的价格是400V电容器价格的2倍以上。所以在三相共补及分相补偿结合的接线（△-Y）中，对于分相补偿部分有时也选用400V△接电容器，这时电容器实输出容量是其铭牌上额定容量的1/3。这样做的目的是由于400V的产品比较便宜，即使实际容量比额定容量下，但由于工作场强低，寿命长，且整个装置只用一个规格的电容器，互换性强等优点。 并联电容器的投切元件 4．1交流接触器 70～80年代广泛应用的PGJ补偿柜，都是采用交流接触器作为投切元件，迄今仍沿用。这是我公司低压补偿装置的第一代产品，如图4（a）所示。其优点是：使用专用于电容投切的接触器带有抑制涌流装置，不用加装电抗器就能将合闸涌流峰值限制在额定电流的20倍以下，能有效地抑制合闸涌流对电容器的冲击和抑制开断时的过电压。体积较小，价格低。 其缺点是：①投入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；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，影响使用寿命。 4．2可控硅（双向晶闸管） 采用