动态无功补偿柜复合开关优化探讨

动态无功补偿柜复合开关优化探讨

1 动态无功补偿复合开关的工作原理和主要技术特点

　　目前电力系统通用的无功补偿方案有接触器投切电容器、复合开关投切电容器、晶闸管投切电容器这三种。复合开关投切电容器无功补偿装置，其投切开关是晶闸管和接触器并联的复合开关，其主要作用是用晶闸管控制电容过零投切，以降低传统接触器投切的电流冲击，电容器投入后再由接触器旁的路晶闸管，使电容运行。

动态无功补偿复合的主要技术特点有：

    实现动态补偿 ，可对频率和大小都变化的无功功率进行补偿，对补偿对象有极快的响应。动态补偿不容易和电网阻抗发生谐振，且可以跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。

（1） 过零投切：断口电压为零时，开关接通；电流过零时，开关分断。由于采用了过零触发技术，因此可使射频干扰降低到最低程度。

（2） 功耗小：由于采用了磁保持继电器，控制装置只在投切动作瞬间耗电，平时不耗电且磁保持继电器的接触电阻小，不需要外加散热片或风扇，降低了成本。

（3） 无谐波：磁保持继电器吸合后，没有非线性电阻，不会产生谐波。

（4） 抗干扰：具有低阻抗的特点，可以抑制干扰，消除噪声。

（5） 保护功能：欠压保护，当系统电压低于160V时开关自动分闸；缺相保护，当系统电压缺相时，开关拒合闸（适用于三相△连结的开关）；停电保护，系统停电后开关自动分闸，当系统恢复供电后开关不会自动合闸。

开关合闸波形图：

2 动态无功补偿复合开关在实际运行中存在的主要问题

（1）由于国内大多数的动态无功补偿复合开关采用的接触器都是普通的机械触点开关，因此动作速度较慢，在负荷动态变化特别频繁，要求响应速度和投切精度很大的场合，常常不能满足补偿要求。

（2）当用户同时使用大量三相用电设备时，必须投入三相电容补偿，而复合开关的接触器很难达到三相同时投切的质量要求。

（3）由于零点检测出现误差或电网、线路及其他因素的干扰，打乱动态无功补偿控制器及复合开关正常的工作程序甚至导致其失控。

3 影响动态补偿复合开关稳定工作状态的主要因素

3.1 电源因素

    由于电子电路通过电源电路接到电网，所以电网的噪声通过电路干扰进入电子线路，这是影响复合开关工作稳定的主要原因之一。电源因素可以从以下三种情况来详细考虑。

（1） 通过电源变压器的耦合。变压器是电源电路中最常见的元件，它的初级接在电网电源，次级则按设计要求得到各种交流电压，然后再经过整流滤波和稳压等电路，得到供线路工作所需要的直流电压。在研究电网高频尖峰脉冲如何穿越变压器而传播时发现，变压器初、级的交流电磁耦合并不是这种噪声的主要传播途径。事实上，这个传播途径是由变压器初次级间分布电容所造成的。由于变压器的初级线圈靠得很近，这两部分间的分布电容通常有数百PF。这种分布电容不仅电容量大，而且有良好的频率特性，对高频噪声的阻抗很低。

（2） 电源本身的过压、欠电压、停电等故障引起的电源噪声。任何电源及输电线都存在内阻，正是这些内阻引起电源的噪声影响了复合开关的稳定工作。如果没有内阻存在，无论如何噪声都会被电源电路吸收，在电路中不会产生干扰电压。

（3） 浪涌、下陷、尖峰电压与其他电源干扰因素。用户本身大功率设备的不断接通和断开，特别是大功率电动机，接通瞬间需要很大的启动电流，并可持续几百毫秒，从而在输电线路内阻上将产生很大的压降，这是电网中产生电压瞬变（浪涌、下陷）的主要原因。这些噪声叠加在正弦交流电压上沿线路传输，在所到之处引起干扰，如果幅度过大，会毁坏系统。