低压无功补偿电容器投切方式比较分析.doc

电容器投切方式比较分析

近年来，随着对供电质量要求的不断提高和节能降耗的需要，无功补偿装置的使用量快速增长。随后各种不同无功补偿装置不断研发推出应用，如：静止无功补偿装置SVC、静止无功发生器SVG、晶闸管投切电容装置TSC等。但由于技术成熟悸或投入大等各种因素影响，目前使用范围最广，投入成本低，最易普及的仍是低压无功补偿装置。本文仅对目前国内存在的几种类型的低压电容投切装置的性能及优缺点进行分析，供用户和设计人员参考，以达到合理使用、提高企业经济效益、节约资源的效果。
性能比较
目前，国内的电容投切装置所采用的开关元件可以分为四大类：
机械式接触器投切电容装置（MSC）
接触器投入过程中，电容器的初始电压为零，触点闭合瞬间，绝大多数情况下电压不为零、有时可能处在高峰值（极少为零），因而产生非常大的电流，也就是常说的合闸涌流。实验表明合闸涌流严重时可达电容器额定电流的50倍。这不仅影响电容器和接触器的寿命，而且对电网造成冲击，影响其它设备的正常工作。因此，后来采用串接电抗器和加入限流电阻来抑制涌流，这虽然可以控制合闸涌流在额定电流的20倍以内，但从长期运行情况来看，其故障率仍然非常高，维修费用较高。
总的实践应用反映，其性能如下：优点：价格低，初期投入成本上升少，无漏电流
缺点：涌流大，寿命短，故障多，维修费用高
电子式无触点可控硅投切电容器装置（TSC）
可控硅投切电容器，是利用了电子开关反应速度快的特点。采用过零触发电路，检测当施加到可控硅两端电压为零时，发出触发信号，可控硅导通。此时电容器的电压与电网电压相等，因此不会产生合闸涌流，解决了接触器合闸涌流的问题。但是，可控硅在导通运行时，可控硅结间会产生一伏左右的压降，通常15KVAR三角形接法的电容器，额定电流22A，则一个可控硅消耗功率约为22W。如以一个150KVAR电容柜来算，运行时可控硅投切装置消耗的功率可达600W，而且都变成热量，使机柜温度升高。同时可控硅有漏电流存在，当未接电容时，即使可控硅未导通，其输出端也是高电压。
优点：无涌流，无触点，使用寿命长、维修少，投切速度快（5ms内）
缺点：价格高（首期投入为接触器的6倍左右）、发热严重、耗能、有漏电流。

复合开关投切电容装置（TSC+MSC）
复合开关投切装置工作原理是先由可控硅在电压过零时投入电容器，然后再由磁保持继电器触点并联闭合，可控硅退出，电容器在磁保持继电器触点闭合下运行。因而实现了投入无涌流运行不发热的目的。但为了降低成本，通常选用两只小功率，低耐压可控硅串联使用，利用可控硅20ms内电流可过载10倍额定电流的特性，过零投入，再用继电器闭合运行。而磁保持继电器触点偏小，且额定机械寿命一般为5万次，从目前投入市场使用情况看，可控硅时有击穿，磁保持继电器也有卡住不动作现象，工作不够稳定。
总的讲，优点：无涌流，不发热，节能
缺点：价格高为接触器的5倍、寿命短、故障较多、有漏电流、投切速度0.5s左右

无涌流电容投切器（TSC+MSC）
无涌流电容投切器是深圳友邦怡公司综合以上各种投切装置的优点后所研制的一项专利技术产品。此电容投切器是无触点开关在电压过零时投入电容器，然后转接到专用接触器下运行，不发热。其特点是无触点开关的额定电流与电容器额定电流相同，而压为1600V。专用接触器的机械寿命和电寿命为100万次，因而保证了工作的可靠性和稳定性。经现场使用近一年时间，证明其过载能力强、节能效果明显。
优点：无涌流，不发热，节能、安全、寿命长。
缺点：价格高为接触器的3倍、投切速度0.5s左右

用户通过对各种电容投切装置性能比较，根据工程上的要求，有目的进行选型。以实现满意的技术经济性能。作者通过实践，从以上分析，提出建议如下：
用于无功量比较稳定，不需要频繁投切电容补偿的用户，可选用带带限流电阻的接触器投切电容装置，这种装置比较经济、价格低。由于投切次数少，相应寿命就够长了。
对于需要快速频繁投切电容补偿的用户，如电焊、电梯等设备，应选用无触点可控硅投切电容装置，才能达到应有的补偿效果。
对于其他一般工厂、小区和普通设备，无功量变化时间大于30s的地区，则考虑选用对电网无冲击、节能、安全、经济、使用寿命长的无涌流电容投切器。