用户端低压无功补偿装置及其应用

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1、用户端低压无功补偿装置及其应用 转载自《电世界》总第578期，作者：朱敏捷无论是工业负荷还是民用负荷，大多数为感性负荷。是感性负荷就有无功功率的消耗，提供这些无功功率有两条途径：一是直接由供电系统提供，但将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的使用效率；另一是进行无功功率的补偿。目前无功功率的补偿的方法有几种，采用并联电容器补偿是有效的手段之一，但使用哪几种无功补偿装置，是采用MSC无功补偿装置、TSC无功补偿装置还是采用MSC+TSC无功补偿装置，现介绍如下。1        低压无功补偿装置及其工作原理1.1       MSC

2、装置的投切采用机械开关投切电容器的无功补偿装置（MSC），即通过控制器取样，电容式交流接触器（或断路器）作为电容器的投切元件，熔断器（或微型断路器）、热继电器作为保护的一种并联电容器补偿装置，可以手动投切或自动投切。自动投切是由控制器以无功功率（或无功电流等）为物理量，通过循环投切（先接通的先分断，后分断的后接通）方式控制电容器的投切。因电容器的初始电压为0，在交流接触器触点闭合的瞬间，电网的电压极少为0，但电容器的电压不能突变，因而产生非常大的电流冲击即合闸涌流。根据试验表明，电容式交流接触器的合闸涌流一般是电容器额定电流的20倍左右

3、。同时，由于交流接触器不能在短时间内频繁投切，使得该种无功补偿有级的、定时的，补偿装置的响应时间一般大于10s，且频繁地投切使交流接触器的触头受电弧作用而损坏，增大运行维护工作量。1.2       TSC装置的投切近年来随着电子工业的不断发展，出现了集微机、电子、机电为一体的新产品——TSC无功补偿装置，即投切回路中由晶闸管替代电容式交流接触器投切电容器。TSC无功补偿装置的原理是：自动补偿控制器通过对电网无功电流的快速检测，经比较、判断后以编码工作方式向晶闸管发出通断信号，进行投切控制，控制回路接到通断信号后采用过零触发电路投切电容

4、器，即电路检测到施加在晶闸管两端的电压为零时，发出触发信号使晶闸管导通；当电路检测到晶闸管为零电流时断开晶闸管。从理想状态上讲，当电容器的电压与电网电压相等时，不会产生合闸涌流，解决了电容式交流接触器投切产生的合闸涌流问题，在实际使用过程中用晶闸管投入电容器时其合闸涌流也都可以控制在3倍额定电流以内，其补偿装置的响应时间为100ms以内（最快可达20ms）。但是使用TSC无功补偿装置也存在以下缺点：（1）      晶闸管导通时会产生1V左右的管压降，通常30kvar三角形接法的电容器，额定电流为43A，则一个晶闸管所消耗的功率为43W

5、，以每天平均10h计，一个晶闸管日耗电量就达0.43kW。这些消耗的功率都转变成热能使得电柜的温度升高。（2）      晶闸管有漏电流存在，当未接电容时，即使晶闸管未导通，其输出端也是高电压。（3）      TSC电路本身也是谐波源，大量的应用对低压电网的波形不利。（4）      TSC无功补偿装置的成本高，一般其不错柜的价格比采用MSC无功补偿装置的补偿柜贵70%-80%。1.3       MSC+TSC装置的投切针对上述TSC无功补偿装置存在的一些缺点，生产厂家又设计出晶闸管+交流接触器组合（MSC+TSC）的有触点无功补偿

6、装置（即复合开关）。其工作原理与TSC无功补偿装置的工作原理相同。工作方式有所区别：将交流接触器与晶闸管并联，仍采用过零触发电路。检测到施加在晶闸管两端的电压为零时，即发出触发信号使晶闸管导通，在晶闸管导通的10个周波后，才发信号使交流接触器闭合；再10个周波后才断开晶闸管。此后晶闸管推出运行，由交流接触器接通补偿回路。当自动补偿控制器检测到需要切除电容器时，先将晶闸管导通，待10个周波后发信号断开交流接触器，再10个周波后才将晶闸管断开，电容器完全从补偿回路中切除。这种MSC+TSC的无功补偿装置解决了TSC无功补偿装置在使用中出现的

7、因功率损耗引起电柜发热严重等问题，又解决了使用电容式交流接触器投切电容器产生的合闸涌流问题。因在投切过程中使用了交流接触器，降低了无功补偿的响应时间，一般为0.5s左右。2        三种无功补偿装置在实际中的应用通过对以上三种无功补偿装置性能的了解，在实际工作中就要认真分析用户的用电负荷特性，根据不同用电负荷选用不同的无功补偿装置。2.1       MSC装置的应用以连续工作制为主的工业企业，主要用电设备长期运行，用电负荷特性平稳，电动机启动时，功率因数低，一旦电动机达到额定转速时，自然功率因数较高（0.75~0.8），无功负荷

8、变化小。类似这类特性的负荷，在做配电设计时，一般就选用MSC无功补偿装置，并将其安装在低压配电室内进行集中补偿。针对MSC无功补偿装置存在的缺点，一般采取以下措施：(1)   选用额定容量较大的电容式交流接