在配电网中，低压无功补偿对于提高电能质量、降低线损具有重要意义。已被广泛使用。但无功补偿装置生产厂家众多，用户情况千差万别。不同补偿装置的实际运行效果不同，给无功补偿的管理带来了很大的困难。结合实际应用中存在的问题，对低压无功补偿装置三大部分的投切开关、电容器、控制器和设计方案进行了简要分析和总结，并提出了一些讨论建议。

1个切换开关

开关式开关主要包括接触器、双向可控硅和复合开关。

1.1 个接触器

接触器是最长且使用最广泛的方法。与其他方法相比，它最大的优点是价格便宜，因此应用最为广泛。但接触器切换电容时，容易产生较大的浪涌电流，烧毁接触器的触点，导致电容损坏。

这种接触器方式适用于负载比较稳定、功率因数波动频率较低的无功补偿，效果好。

1.2个三端双向可控硅构成的无触点开关

这样，通过检测电压的过零点，分别控制上下半波正负晶闸管的通断，对电容器组进行投切。由于处于过零点，避免了合闸浪涌电流的影响，也避免了过电压对电容器的影响。

但是这种方法的一个大问题是散热。晶闸管理论上相当于导通后短路，需要较长时间才能通过额定电流，但实际上晶闸管内部存在导通压降，一般在1.左右5 V.以总补偿的补偿柜为例。电容分8组，每组，A相流过的电流52.6A，每个晶闸管的功耗P=1.5×52.6= 78.9w，两个晶闸管接近 160w。相当于两个80W的灯泡。晶闸管在正常工作时的外壳温度不超过 80°C。如果长时间过热，晶闸管的性能可能会下降，直至烧坏。因此，必须增加散热器、风扇和温度控制继电器。但夏季室外温度较高、配电室不通风、有变压器等热源时，设备环境温度可能达到50℃以上，难以保证晶闸管的温升小于 80°C，即使它已消散。加了散热器、风扇和温控电路后，补偿柜内所需的安装空间较大，组装起来很麻烦低压无功补偿，可靠性也降低了。此外，由于晶闸管在切换时会产生谐波电流，系统谐振后会被放大，导致晶闸管损坏。

因此，对于类似户外公用变压器或专用变压器的无功补偿柜，以及散热较差的配电室，尽量不要安装这种由三端双向可控硅构成的无触点开关。

1.3 个复合开关

这是一种结合了接触器和三端双向可控硅开关优点的新型电容切换开关。将接触器和双向可控硅并联。它的工作原理是利用晶闸管的快速特性作为切换开关，当电流继续通过时，接触器作为开关。需要投入电容器组时，先在电压过零时投入晶闸管，防止产生合闸浪涌电流，再投入接触器，使其与晶闸管并联工作；系统稳定时，晶闸管撤出，接触器承受工作电流；当需要退出电容器组时，先导通晶闸管，使其与交流接触器并联工作；然后交流接触器断开并退出工作，电容器与电网的连接将在短时间内工作。由晶闸管独立承担；最后切断晶闸管的触发信号，使晶闸管在电流过零时自然关断。

由三端双向可控硅组成的无触点开关和复合开关的补偿装置，由于采用过零开关，所以采用这两种方法的补偿装置的电容器损坏概率很小。对于谐波较重的场合，为防止谐振，若采用复合开关，应先考虑滤波。

为保证晶闸管的安全，晶闸管选用的VRSM的反向峰值电压和通态电流至少应为系统额定电压和电流的2.5倍，甚至更高。当然，它也受到成本的限制。由三端双向可控硅组成的无触点开关和复合开关的价格通常是接触器的3-4.5倍。如果参数选择得更高，成本会急剧增加。

2个电容

2.1自愈并联电容器结构特点

目前使用的大部分电容都是自愈式并联电容。这些电容器由金属化聚丙烯薄膜缠绕而成。这种材料使电容器在电容器击穿短路后，利用短路产生的热量将周围的金属层熔化蒸发，从而迅速恢复绝缘性能，使电容器得以继续使用。用过的。即具有自愈功能。

在实际应用中，常见的是三相三角形接法和集成封装的结构电容器。三相角接方便三次谐波自动滤除，一体化封装方便安装。通常在这类电容器的两端并联一个小电阻作为电容器的放电电路。要求断开电源后电容两端电压小于65V 30S。另外可加装压力保险，防止爆炸。

但实际上还是有很多电容损坏，甚至导致事故扩大。主要原因是电容切换时产生的过压、过流和温度。过压过流的原因是电容器的开关时间和频繁动作。

2.2 电容使用寿命

对于使用接触器作为切换开关的无功补偿装置，不宜频繁切换电容器。否则，切换时产生的过电压和浪涌电流会对电容器造成伤害，缩短使用寿命。

一般认为，电压每升高10%，自愈式金属化并联电容器的寿命就会减半。可以用以下公式表示：

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其中：U0——额定电压；

r——额定电压下的使用寿命；

U————实际施加电压；

r0——过压使用寿命；

α——常数，一般取7-9。

虽然输入电容产生的过电压是瞬时的，但对绝缘介质的影响是可以累积的。

3 智能无功控制器

智能无功控制器的作用是采集相关的电压和电流，并按照一定的控制策略，通过切换电容器组来达到控制目标。通常的控制目标是：功率因数、电压、无功功率或无功电流。大部分厂家产品的控制目标可以通过一个固定值来设置，也可以同时设置功率因数和电压。

控制器应尽量满足DL/T597-1996（《低压无功补偿控制器订货技术条件》）、JB/T9663《低压无功自动补偿控制器》等推荐标准的要求。其他推荐标准。在应用中，应根据用户情况对以下功能进行测试和过滤。

3.1 过压过流保护功能

电压和电流可以设置超过限制值。当电压和电流超过限制时，可以断开电容器。这可以保护电容器免受冲击和过早失效。如果具有过谐波保护功能，就可以避免谐振的影响，电容器也得到很好的保护。此外，开关时间的设置应能满足电容器完全放电的时间要求。

当然，如果元件损坏的损失小于无功补偿不足的损失，那就另当别论了。

3.2轻载自动识别

负载很轻的时候，很可能会出现一组电容过补偿，退出时补偿不足，导致振荡切换。控制器应该能够轻松解决此问题。用户也可以根据情况通过改变容量来改变电容器的容量。设置要求解的目标功率因数。

3.3 电流相位判断功能

由于电流互感器的电流连接会影响设备对电源方向的判断，控制器应能自动识别电流方向，以方便接线和设备维护。

3.4 强电磁兼容性

由于是典型的工业环境，智能无功控制器应完成静电干扰、快速瞬变脉冲群抗干扰、浪涌等电磁兼容型测试项目，测试等级应为3级。在无功补偿柜集中招标中，应明确对控制器提出这一要求。

对于直接暴露在大容量变压器等强电磁干扰环境中的控制器，如果出现显示模糊、无故复位等问题，有理由怀疑电磁干扰。考虑更换控制器，在设备电源电路中加屏蔽或加滤波器来解决。

4 原理图设计

在设计低压无功补偿方案时，应认真分析研究用户的负荷情况，特别是对有特殊工况的用户。设备的选择应遵循技术可靠、运行性能好、应用经济的原则。这里举两个例子来说明。

4.1纺织厂进行无功补偿改造

变压器容量为，补偿容量为8组。最初使用的是由三端双向可控硅组成的无触点开关。晶闸管在使用不到三个月后被发现损坏。更换元件后不到 2 个月，晶闸管再次发生大面积损坏。调查发现，用户负载中的5次谐波电流占总电流的12.6%，严重时电容器会尖叫。 谐波源来自工厂的织布机。怀疑是谐波引起谐振低压无功补偿，对晶闸管造成损坏。

晶闸管送厂家检查后，也证明是过流损坏。建议用户安装过滤装置，但用户认为一次性投入太大，不接受，宁愿接受月罚，更换元件。之后再次对无功补偿柜进行改造，将双向晶闸管组成的无触点开关改为接触器。改造后接触器触点烧毁，电容器损坏，但损坏频率低于晶闸管。

4.2 电机生产厂搬迁改电改造

原变压器容量，补偿容量15kva

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