低壓無功補(bǔ)償投切開關(guān)

1、精品文檔關(guān)于無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償就是要提高電能利用效率、降低電網(wǎng)損耗、營造綠色電力環(huán)境，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，達(dá)到節(jié)能減排的目的。通過改變并聯(lián)電容器的容量來改變無功功率是當(dāng)前最基本和被普遍采用的經(jīng)濟(jì)有效的方法，這一方法也是電力系統(tǒng)中提高使用效率最基本最有效的手段之一，也是最容易實現(xiàn)的方法。無功補(bǔ)償裝置中最主要的元件是投切開關(guān)和電容器，而投切開關(guān)的性能直接影響到電容器的使用壽命及補(bǔ)償效果，所以其性能至關(guān)重要。低壓電容器投切開關(guān)的發(fā)展歷程及趨勢低壓電容器投切開關(guān)的應(yīng)用經(jīng)歷了一個由簡單粗獷到理性精細(xì)的發(fā)展過程，下面是目前使用的各種低壓補(bǔ)償電容器投切開關(guān)的分析比較：交流接觸器最先應(yīng)用于低壓電容器投切的開關(guān)是交流接

2、觸器，這是一種傳統(tǒng)的電容器投切方式， 由于三相交流電的相位互成120，對交流接觸器投切控制，理論上不存在最佳操作相位點（即投切瞬時不可選擇性） ，使得它投入或切除電網(wǎng)時，要產(chǎn)生一個暫態(tài)的過渡過程，又因電容器是電壓不能瞬變的器件，并聯(lián)電容器由交流接觸器投切電網(wǎng)時，由于其相位點是隨機(jī)的，所以會產(chǎn)生幅值很大、頻率很高的浪涌電流（涌流最大時可能超過100 倍電容器額定電流） 。涌流不僅會對電網(wǎng)產(chǎn)生不利的干擾，對交流接觸器易產(chǎn)生電弧、易燒損觸頭，而且涌流、過電壓會加速電容器的失效，減少電容器的使用壽命，甚至爆炸，所以采用交流接觸器的投切方式諧波污染大、維護(hù)成本高、不適于頻繁操作。為了改善這些缺陷，出現(xiàn)了

3、所謂投切電容器專用接觸器，就是在接觸器的主觸頭處并以帶電阻的輔助觸頭，在合閘時先合上輔助觸頭，然后再合上主觸頭，以此減低浪涌電流；而分閘時時序恰好相反，先分主觸頭，而后再分輔助觸頭，以此減輕電弧對觸頭的燒損。但這一措施僅僅是一種改良而已，并未在根本上解決問題，涌流、過電壓和諧波污染仍然存在，對電容器和裝置的壽命仍有很大的影響，所以其在低壓電容器投切領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越少。但由于其投資低、控制簡單，所以至今在不少技術(shù)要求低的地方仍在應(yīng)用，但可以預(yù)見，隨著電容器投切開關(guān)的發(fā)展，將逐步被淘汰?？煽毓栝_關(guān)（固態(tài)繼電器）隨著電力電子器件應(yīng)用的發(fā)展和普及，后來人們研發(fā)出由可控硅為核心的固態(tài)繼電器。其原理為通

4、過電壓、電流過零檢測控制，保證在電壓零區(qū)附近投入電容器組，從而避免了合閘涌流的產(chǎn)生，而切斷又在電流過零時完成，避免了暫態(tài)過電壓的出現(xiàn)，這就從功能上符合了電容器的過零投切的要求， 另外由于可控硅的觸發(fā)次數(shù)沒有限制， 可以實現(xiàn)準(zhǔn)動態(tài)補(bǔ)償 （響應(yīng)時間在毫秒級） ，因此適用于電容器的頻繁投切，非常適用于頻繁變化的負(fù)荷情況，相對于交流接觸器有了質(zhì)的飛躍。然而固態(tài)繼電器在應(yīng)用上有致命的弱點：就是在通電運(yùn)行時可控硅導(dǎo)通電壓降約為 1V 左右，損耗很大（以額定容量100Kvar的補(bǔ)償裝置為例，每相額定電流約為145A,則可控硅額定導(dǎo)通損耗為145X 1 X 3=4350,由于有大的功耗所以需要散熱以避免 PN

5、 結(jié)的熱擊穿，為了降溫就需要使用面積很大的散熱器，甚至需要風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)，另外可控硅對電壓變化率（ dv/dt ）非常敏感，遇到操作過電壓及雷擊等電壓突變的情況很容易誤導(dǎo)通而被涌流損壞，即使安裝避雷器也無濟(jì)于事，因為避雷器只能限制電壓的峰值，并不能降低電壓變化率?？煽毓栝_關(guān)的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、損耗大、成本高、可靠性差，優(yōu)點是能實現(xiàn)過零投切、動作迅速、反應(yīng)快，多用于動態(tài)補(bǔ)償?shù)膱龊希贿m用于常規(guī)低壓電容器投切的無功補(bǔ)償裝置中。復(fù)合開關(guān)當(dāng)仔細(xì)分析研究了交流接觸器和可控硅開關(guān)的各自優(yōu)缺點之后，發(fā)現(xiàn)如果把二者巧妙地結(jié)合來，優(yōu)勢互補(bǔ)，發(fā)揮接觸器運(yùn)行功耗小和可控硅開關(guān)過零投切的優(yōu)點，便是一個較為理

6、想的投切元件，這就是開發(fā)復(fù)合開關(guān)的基本思路，這種投切開關(guān)同時具備了交流接觸器和電力電子投切開關(guān)二者的優(yōu)點，不但抑制了涌流、避免了拉弧而且功耗較低，不再需要配備笨重的散熱器和冷卻風(fēng)扇。要把二者結(jié)合起來的關(guān)鍵是相互之間的時序配合必須默契，可控硅開關(guān)負(fù)責(zé)控制電容器的投入和切除，交流接觸器負(fù)責(zé)保持電容器投入后的接通，當(dāng)接觸器投入后可控硅開關(guān)就立即退出運(yùn)行，這樣就避免了可控硅元件的發(fā)熱。 這種看似很理想的復(fù)合開關(guān)自從2002 年開始，由原來全國僅數(shù)家企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)，至今已擴(kuò)展到數(shù)十家企業(yè)，雖外型結(jié)構(gòu)或電路有所不同，但內(nèi)在原理基本相同：用小形三端封裝的可控硅作為電容器的投入和切除單元，用大功率永磁式磁保持繼

7、電器代替交流接觸器負(fù)責(zé)保持電容器投入后的接通，其過零檢測元件是一粒電壓過零型光輥雙向可控硅。從原理上看是理想的投切元件，但實際上并非如此，它存在下面一些缺陷：（1）小形三端（TOP封裝可控硅由于結(jié)構(gòu)性的原因，目前這類型式的可控硅其短時通流容量不能做得很低 （低于 60A ） ， 反向耐壓一般也只能達(dá)到 1600V 左右， 這就限制了它的應(yīng)用范圍。 由仿真和計算證明在38OV 的系統(tǒng)電壓下，電容器理想開斷時的穩(wěn)態(tài)過電壓就可能達(dá)到 1600V ，當(dāng)系統(tǒng) 電壓高于380V (這是常有的情況)或非理想開斷時的暫態(tài)過電壓就可能遠(yuǎn) 大于可控硅的反向耐壓位1600V ,眾所周知可控硅是一種對熱和電沖擊很 敏

8、感的半導(dǎo)體元件，一旦出現(xiàn)沖擊電流或電壓超過其容許值時，就會立即 使其損壞，而且是永久性的損壞.實際運(yùn)行情況已經(jīng)表明了復(fù)合開關(guān)的故 障率相當(dāng)高。(2)由于采用了可控硅等電子元器件具結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本上升，與交流接 觸器在價格上難以相比。(3)復(fù)合開關(guān)的過零是由電壓過零型光耦檢測控制的，從微觀上看它 并不是真正意義上的過零投切，而是在觸發(fā)電壓低于16V40V時(相當(dāng)于 25電度)導(dǎo)通，因而仍有一點涌流。(4)復(fù)合開關(guān)技術(shù)既使用可控硅又使用繼電器，于是結(jié)構(gòu)就變得相當(dāng) 復(fù)雜，并且由于可控硅對dv/dt的敏感性也比較容易損壞。由上述分析比較可見，目前使用于低壓補(bǔ)償裝里中的各種投切開關(guān)并 非十分完美，有必要進(jìn)一

9、步研究開發(fā)出一種更為理想的電容器過零投切開 關(guān)。選相開關(guān)(又稱同步開關(guān))選相開關(guān)是近年來最新發(fā)展起來的專用無功補(bǔ)償電容器投切開關(guān)，是 傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)與現(xiàn)代微電子技術(shù)的完美結(jié)合產(chǎn)物。它吸收了交流接觸器 控制結(jié)構(gòu)簡單，復(fù)合開關(guān)零電壓投入、零電流切除等優(yōu)點，成功地將投入、 切除時瞬間涌流控制在3倍額定運(yùn)行電流以內(nèi)，完美地解決了在電容器投 切過程中出現(xiàn)的高電壓諧波和大涌流等問題；選相開關(guān)拒絕使用可控硅， 以單片機(jī)為核心，輔以高精度的采樣回路和合理的程序設(shè)計來替換復(fù)合開 關(guān)中最易損壞的可控硅元件，不僅避免了可控硅組件所容易出現(xiàn)的故障，還將選相精度從原來復(fù)合開關(guān)的25電度角提高到1電度角，真正意義的做到了

10、無涌流，實現(xiàn)了理想的過零投切；為了更進(jìn)一步抑制電容器投切開關(guān)開斷時的暫態(tài)過電壓，選相開關(guān)增設(shè)了有效的放電回路，將過電壓限定在安全區(qū)內(nèi)，使其能安全可靠的適用于頻繁投切；由于選相開關(guān)應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)，不僅能通過RS485通訊控制方式對多至64路電容器進(jìn)行控制，還具備通訊功能，可將基層單位的電測量信息實時發(fā)送到上級電網(wǎng)，為發(fā)展智能化電網(wǎng)作好準(zhǔn)備；選相開關(guān)可以實現(xiàn)共補(bǔ)和分補(bǔ)，以適應(yīng)用戶的不同需求； 由于選相開關(guān)的驅(qū)動功耗僅有1-3W， 最大限度的做到了節(jié)約能源；選相開關(guān)不僅廣泛適用于低壓無功補(bǔ)償裝置，或在特殊場合下作為開關(guān)元件使用，還特別適用于南方戶外夏天高溫潮濕（+60 以上 ） 、北方戶外低溫寒冷

11、 （-40 以下 ） 的惡劣環(huán)境溫度下長期運(yùn)行。綜上所述，選相開關(guān)不僅大大提高了電容器投切開關(guān)的安全可靠性，還很節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)耐用，是交流接觸器及復(fù)合開關(guān)理想的換代產(chǎn)品，專家普遍認(rèn)為： 選相開關(guān)必將替代復(fù)合開關(guān)和交流接觸器成為無功補(bǔ)償電容器投切開關(guān)的主流。精品文檔選相開關(guān)優(yōu)于復(fù)合開關(guān)和交流接觸器的 6 大理由更經(jīng)濟(jì)耐用+ 系統(tǒng)運(yùn)行成本低： 選相開關(guān)投切精度高、無沖擊，大大延長了補(bǔ)償電容器的使用壽命, 降低了投切開關(guān)和補(bǔ)償電容器的長期運(yùn)行成本。+ 產(chǎn)品性價比高： 選相開關(guān)的生產(chǎn)制造成本高于普通交流接觸器，但低于復(fù)合開關(guān)和高檔交流接觸器。+ 能節(jié)約補(bǔ)償裝置的生產(chǎn)制造成本： 選相開關(guān)抗干擾和抗諧波的

12、能力強(qiáng)，在惡劣的用電環(huán)境下不加電抗器仍能正常工作，從某種意義上講，可大大節(jié)約補(bǔ)償裝置的生產(chǎn)制造成本。+ 選相開關(guān)的觸點使用壽命長： 交流接觸器的觸點壽命約為 1 萬到幾萬次，復(fù)合開關(guān)約為幾十萬次，選相開關(guān)為 100 萬次以上。+ 被投切的補(bǔ)償電容器壽命長： 選項開關(guān)投切精度高、無沖擊，大大延長了補(bǔ)償電容器的使用壽命。更安全可靠+ 無涌流：選相開關(guān)接通負(fù)載時電壓過零，所以無涌流。+ 無電?。哼x相開關(guān)切除負(fù)載時電流過零，所以無電弧。+ 抗諧波能力強(qiáng)： 選相開關(guān)采用單片機(jī)控制磁保持繼電器實現(xiàn)無涌流投切，而放棄使用對電壓變化率（ dv/dt ）非常敏感的可控硅，故抗諧波能力強(qiáng)。+ 抗干擾能力強(qiáng)： 選相

13、開關(guān)輸入與輸出回路之間光電隔離，保證了輸入與輸出之間的絕緣電阻高達(dá)10MQ ,耐壓在4000V以上，具有優(yōu)良的隔離 性，可以抑制干擾、消除噪聲。+ 過載能力強(qiáng)： 為了更進(jìn)一步抑制電容器投切開關(guān)投切時的暫態(tài)過電壓，選相開關(guān)增設(shè)了有效的放電回路，將過電壓限定在安全區(qū)內(nèi)，使其能安全可靠的適用于頻繁投切。+ 無可控硅組件故障 ：選相開關(guān)拒絕使用可控硅，以單片機(jī)為核心，輔以高精度的采樣回路和合理的程序設(shè)計來替換復(fù)合開關(guān)中最易損壞的可控硅元件，避免了可控硅組件所容易出現(xiàn)的故障。+ 理想的過零投切： 選相開關(guān)通過合理的程序設(shè)計將選相精度從原來的25電度角提高到1電度角，真正意義做到了無涌流，實現(xiàn)了理想的過

14、零投切。+ 完善的保護(hù)措施： 選相開關(guān)有自診斷故障保護(hù)、電源電壓缺相保護(hù)和停電保護(hù)等功能。更節(jié)能環(huán)保+ 節(jié)約原材料、節(jié)約能源、減少污染排放： 因為選相開關(guān)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精簡，系統(tǒng)運(yùn)行壽命長，節(jié)約了制造和運(yùn)行維護(hù)所使用的原材料及能源，減少了因制造產(chǎn)品所產(chǎn)生的污染排放；+ 保持工作噪音?。?選相開關(guān)采用的磁保持繼電器控制觸點，抗干擾能力強(qiáng)，比交流接觸器采用交流線圈控制觸點的工作噪音更小。+ 無電源污染： 選相開關(guān)在閉合和分?jǐn)嗨查g無高電壓諧波和大涌流，相比交流接觸器而言不會給電網(wǎng)造成諧波污染。+ 驅(qū)動功耗低、 不發(fā)熱： 交流接觸器的驅(qū)動功耗為10-100W， 復(fù)合開關(guān)為3-10皿 而選相開關(guān)為1-3

15、W因選相開關(guān)無可控硅大功率發(fā)熱元件，所 以不會發(fā)熱。更省心+ 可減少對電容器投切開關(guān)的維護(hù)次數(shù)： 選相開關(guān)投切電容器時無高電壓諧波和大涌流，也無可控硅被擊穿的隱患，故障率低、壽命長；+ 可減少對補(bǔ)償電容器的維護(hù)次數(shù)： 選相開關(guān)投切精度高、無沖擊，大大延長了補(bǔ)償電容器的使用壽命；+ 適應(yīng)能力強(qiáng)： 選相開關(guān)抗干擾和抗諧波的能力強(qiáng)，就算是在用電環(huán)境極差的情況下仍能正常工作，還能在南方戶外夏天高溫潮濕(+60 以上）、北方戶外低溫寒冷（-40 C以下）的惡劣環(huán)境溫度下長期安全運(yùn)行。更專業(yè)的由廠檢驗選相開關(guān)生產(chǎn)廠家一般都配有專業(yè)的低壓電容器投切開關(guān)檢測設(shè)備， 擁有成熟、先進(jìn)的檢測手段，針對每一只選相開關(guān)

16、進(jìn)行溫升、涌流測試， 老化測試，綜合測試等一系列的出廠檢驗，以確保每件產(chǎn)品出廠后都經(jīng)得 起市場的考驗。更好的運(yùn)行業(yè)績由于復(fù)合開關(guān)剛問世時頻頻出現(xiàn)故障，給復(fù)合開關(guān)后來的發(fā)展帶來了 許多負(fù)面影響，因此目前研發(fā)生產(chǎn)選相開關(guān)的廠家都非常注重產(chǎn)品技術(shù)的 成熟、出廠檢驗和足夠長時間的市場應(yīng)用經(jīng)歷，所以 從根本上消除了用戶 對新產(chǎn)品質(zhì)量擔(dān)憂的顧慮。【選相開關(guān)的現(xiàn)狀】選相開關(guān)憑借其安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用的核心技術(shù)優(yōu)勢，使得全國 各大低壓無功補(bǔ)償電氣生產(chǎn)廠家都陸續(xù)開始研發(fā)選相開關(guān)，希望能在 市場上贏得先機(jī)。然而，由于高技術(shù)壁壘使得擁有成熟選相開關(guān)技術(shù)的廠家屈指可數(shù)，而真正研發(fā)成功而且其產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中 的公

17、司更是寥寥無幾 ，到目前為止筆者在市面上真正親眼所見在電力 系統(tǒng)中能安全穩(wěn)定運(yùn)行使用的選相開關(guān)僅有“雷爾斯”這1個牌子， 好像是重慶的一家科技公司。但近年來一些不道德的生產(chǎn)廠為了搶占 市場，借著人們對選相開關(guān)技術(shù)優(yōu)勢的看好，將不成熟的選相開關(guān)產(chǎn) 品投放到市場，有的甚至將復(fù)合開關(guān)進(jìn)行簡單的結(jié)構(gòu)、外觀修改后， 直接冒充選相開關(guān)投放到市場，使得廣大用戶并未真正體驗到選相開 關(guān)的核心技術(shù)優(yōu)勢，也未能從選相開關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢中受益，有的甚至 還會因質(zhì)量問題給用戶帶來損失，導(dǎo)致人們對選相開關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢并 無深刻認(rèn)識，誤以為跟復(fù)合開關(guān)相比并無差別。因此，用戶在 選用前應(yīng)對選相開關(guān)的核心技術(shù)優(yōu)勢做全面的了解，選用

18、時也應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)的辨明產(chǎn)品真?zhèn)魏唾|(zhì)量優(yōu)劣，確保選相開關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢真正意義被體驗到，實實在在的從選相開關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢中受益。對比項目交流接觸器復(fù)合開關(guān)選相開關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行成本啟電弧，較局的浪涌電 流及開關(guān)過電壓，補(bǔ)償 電容易擊穿，需經(jīng)常檢 修更換，長期運(yùn)行成本 高。單觸點磁保持結(jié)構(gòu)，機(jī)械 及電壽命短，可控硅容易 損壞，不易檢查觸點燒壞 情況，長期運(yùn)行成本較 高。無電弧，補(bǔ)償電容使用壽命 長，單觸點磁保持結(jié)構(gòu)，無 可控硅半導(dǎo)體元件，故障率 低，長期運(yùn)行成本極低。安全穩(wěn)定性在控制電壓較低或較同 時易燒線圈，可導(dǎo)致電 容器擊穿，總閘跳閘， 安全穩(wěn)定性差。可控硅電壓變化率敏感， 對過電流的承受能力不強(qiáng)，存在擊穿隱患，安全 穩(wěn)定性仍較弱采用微處理器驅(qū)動磁保持繼 電器控制觸點，拒絕使用可 控硅，杜絕了因可控硅被擊 穿的帶來的隱患，大大提高 了安全穩(wěn)定性。產(chǎn)品成本低較局適中涌流不檢測電壓是否過零， 涌流達(dá)20倍以上電壓過零觸發(fā)無涌流電壓過零接通無涌流電弧不檢測電流是否過零， 電弧強(qiáng)電流過零切除無電弧電流過零切除無電弧過載能力差較強(qiáng)強(qiáng)控制系統(tǒng)簡單復(fù)雜簡單保持工作噪音大小小電源污染啟動和分?jǐn)嗨查g有諧波 污染無無驅(qū)動功耗10W-100W3-10W1-3W可靠性只起開關(guān)作用，無保護(hù) 功能。有缺相保護(hù)、開關(guān)不到位 保護(hù)等具有自診斷故障保護(hù)、電源 電壓缺相