淺談低壓無功補償裝置的幾種接線方式

    電力供應(yīng)系統(tǒng)在向企業(yè)進行大量電力能源輸送的同時存在著相當數(shù)量的電能損耗，而企業(yè)設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中，也會出現(xiàn)由于設(shè)備電阻結(jié)構(gòu)問題產(chǎn)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(guān)系到裝置功效的發(fā)揮。文章對補償裝置的幾種接線方式做出了系統(tǒng)探討，以期提高其在不同應(yīng)用環(huán)境下功效的最大化。

　　1 概述

　　電力供應(yīng)行業(yè)是關(guān)系到國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈行業(yè)，為保障人民生活和企業(yè)生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)提供了動力支持。在電能輸送環(huán)節(jié)，經(jīng)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(wǎng)線路和電力設(shè)備造成嚴重的損壞，與此同時，也給居民和企業(yè)帶來額外的經(jīng)濟負擔。近年來，節(jié)能化的生產(chǎn)生活方式是我國政府所大力提倡的，為了在電力行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能化生產(chǎn)效果，在電能輸送和使用環(huán)節(jié)大力推行低壓無功補償裝置的應(yīng)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(yīng)質(zhì)量，保證了電力供應(yīng)系統(tǒng)的有效運行。在我國，電力低壓無功補償設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，大多數(shù)電力供應(yīng)企業(yè)或生產(chǎn)企業(yè)都相繼在電力設(shè)備系統(tǒng)中加入了補償裝置的設(shè)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(huán)境的變化，通過自動或者手動的方式實現(xiàn)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(yōu)缺點以及適用環(huán)境，因此，企業(yè)在選擇時要有所側(cè)重。

　　2 傳統(tǒng)補償接線方式

　　在電力系統(tǒng)應(yīng)用中，最傳統(tǒng)的低壓電容無功功率補償裝置為：刀開關(guān)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(lián)低壓電抗器。在無功功率自動控制儀沒有開發(fā)以前，電容器柜加裝無功功率表，值班人員根據(jù)無功功率表的讀數(shù)手動投切以改善電網(wǎng)功率因數(shù)。隨著無功功率智能控制儀的廣泛應(yīng)用，電容器組能夠?qū)崿F(xiàn)自動投切，智能化控制。

　　這種傳統(tǒng)的低醫(yī)無功功率補償裝置接線方式的最大優(yōu)點是經(jīng)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(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種低壓配電系統(tǒng)中。

　　但這種接線方式容易出現(xiàn)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(fā)生變化，無功功率因數(shù)也在發(fā)生變化，無功功率智能控制器會根據(jù)功率因數(shù)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(jù)功率因數(shù)切斷電容器組，而切斷以后功率因數(shù)又不夠，所以就會出現(xiàn)頻繁投切。這種接線方式容易出現(xiàn)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(xiàn)三相熔絲中的單相或多相熔斷現(xiàn)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(xiàn)象。

　　3 采用無觸點電子開關(guān)補償接線方式

　　在大型軋鋼、冶煉、化工等重工業(yè)企業(yè)中，大型設(shè)備對電網(wǎng)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(tǒng)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(guān)來代替普通接觸器。

　　這種接線方式和傳統(tǒng)的切換接觸器相比最大的優(yōu)點是，響應(yīng)時間快，同時無觸點頻繁切換時不會產(chǎn)生火花，不會燒壞觸點。模塊化的產(chǎn)品，運行維護方便，占用空間小。由于是過零觸發(fā)和過零開斷不會產(chǎn)生過電流和過電壓，大大的減少了對設(shè)備的沖擊，增長了設(shè)備的使用壽命。在接線方式中，能同時實現(xiàn)單相補償和三相補償相結(jié)合的方式，使補償精度更加精確同時消除三相功率因數(shù)不平衡產(chǎn)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(guān)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(guān)電路運行時有較大的壓降，運行中的電能損耗和發(fā)熱問題不可忽視。有功消耗的發(fā)熱量還會增加整個補償裝置的溫升，必須采用相應(yīng)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(yīng)用會對低壓電網(wǎng)的波形不利。

　　4 采用機電一體化復合開關(guān)補償接線方式

　　無功功率補償設(shè)備中的電力開關(guān)裝置在工作時會受到大規(guī)模電流的瞬時沖擊，而這種電流的瞬時變化會對投切開關(guān)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(guān)裝置的使用壽命，并造成電路中電壓的不穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的投切開關(guān)因其自身的結(jié)構(gòu)缺陷而逐漸縮小了其應(yīng)用范圍。目前，一種新型的機電一體化復合開關(guān)接線方式正逐漸被企業(yè)所廣泛采用，這種接線方式將可控開關(guān)與接觸器有機融合在一起，在開關(guān)閉合的瞬間實現(xiàn)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(tǒng)接線方式所沒有的特點：其一，復合開關(guān)實現(xiàn)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(guān)和接觸器二者的優(yōu)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(xiàn)了智能化控制，一旦發(fā)現(xiàn)電流設(shè)備溫度過高或者電壓不穩(wěn)的情況，就會自動進行系統(tǒng)斷電處理，對系統(tǒng)實施及時防護；其四，耗電量極低，符合開關(guān)接線裝置只在開關(guān)閉合或聯(lián)通的瞬間消耗電能，其他時間處于零耗能狀態(tài)。另外，該種接線裝置的體積小，不會占用太大的面積，更加節(jié)省空間，在具體操作中，安裝調(diào)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(guān)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(guān)的閉合時間，接觸器的開關(guān)應(yīng)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(guān)裝置正常工作的電流值，鍋底的電流將會導致開關(guān)中斷操作或操作失效。最后，要準備相應(yīng)的預備電源，以防止突然斷電對開關(guān)接線裝置帶來的不利影響。