無(wú)功補(bǔ)償控制器及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置工作原理

無(wú)功補(bǔ)償控制器及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置工作原理

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1、無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電子供電系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù),降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置,可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗,使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之,如選擇或使用不當(dāng),可能造成供電系統(tǒng),電壓波動(dòng),諧波增大等諸多因素。一、按投切方式分類(lèi):1.延時(shí)投切方式延時(shí)投切方式即人們熟稱的”靜態(tài)”補(bǔ)償方式。這種投切依靠于傳統(tǒng)的接觸器的動(dòng)作,當(dāng)然用于投切電容的接觸器專用的,它具有抑制電容的涌流作用,延時(shí)投切的目的在于防止接觸器過(guò)于頻繁的動(dòng)作時(shí),電容器造成損壞

2、,更重要的是防備電容不停的投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩,這是很危險(xiǎn)的。當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)荷呈感性時(shí),如電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等負(fù)載,這時(shí)電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個(gè)角度,當(dāng)負(fù)荷呈容性時(shí),如過(guò)量的補(bǔ)償裝置的控制器,這是電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個(gè)角度,即功率因數(shù)超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過(guò)補(bǔ)償裝置的控制器檢測(cè)供電系統(tǒng)的物理量,來(lái)決定電容器的投切,這個(gè)物理量可以是功率因數(shù)或無(wú)功電流或無(wú)功功率。下面就功率因數(shù)型舉例說(shuō)明。當(dāng)這個(gè)物理量滿足要求時(shí),如COSΦ超前且》0.98,滯后且》0.95,在這個(gè)范圍內(nèi),此時(shí)控制器沒(méi)有控制信號(hào)發(fā)出,這時(shí)已投入的電容器組不退出,沒(méi)投入的電容器組也不投入。當(dāng)

3、檢測(cè)到COSΦ不滿足要求時(shí),如COSΦ滯后且《0.95,那么將一組電容器投入,并繼續(xù)監(jiān)測(cè)COSΦ如還不滿足要求,控制器則延時(shí)一段時(shí)間(延時(shí)時(shí)間可整定),再投入一組電容器,直到全部投入為止。當(dāng)檢測(cè)到超前信號(hào)如COSΦ《0.98,即呈容性載荷時(shí),那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是:先投入的那組電容器組在切除時(shí)就要先切除。如果把延時(shí)時(shí)間整定為300S,而這套補(bǔ)償裝置有十路電容器組,那么全部投入的時(shí)間就為30分鐘,切除也這樣。在這段時(shí)間內(nèi)無(wú)功損失補(bǔ)只能是逐步到位。如果將延時(shí)時(shí)間整定的很短,或沒(méi)有設(shè)定延時(shí)時(shí)間,就可能會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到COSΦ〈0

4、.95,迅速將電容器組逐一投入,而在投入期間,此時(shí)電網(wǎng)可能已是容性負(fù)載即過(guò)補(bǔ)償了,控制器則控制電容器組逐一切除,周而復(fù)始,形成震蕩,導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。是否能形成振蕩與負(fù)載的性質(zhì)有密切關(guān)系,所以說(shuō)這個(gè)參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況整定,要在保證系統(tǒng)安全的情況下,再考慮補(bǔ)償效果。2.瞬時(shí)投切方式瞬時(shí)投切方式即人們熟稱的”動(dòng)態(tài)”補(bǔ)償方式,應(yīng)該說(shuō)它是半導(dǎo)體電力器件與數(shù)字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶,實(shí)際就是一套快速隨動(dòng)系統(tǒng),控制器一般能在半個(gè)周波至1個(gè)周波內(nèi)完成采樣、計(jì)算,在2個(gè)周期到來(lái)時(shí),控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號(hào)了。通過(guò)脈沖信號(hào)使晶閘管導(dǎo)通,投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個(gè)全部動(dòng)作,

5、這種控制方式是機(jī)械動(dòng)作的接觸器類(lèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式作為新一代的補(bǔ)償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景?,F(xiàn)在很多開(kāi)關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類(lèi)裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯(cuò)的裝置。當(dāng)然與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)木€路方式(1)LC串接法原理如圖1所示這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法,調(diào)節(jié)電抗以達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功損耗的目的。從原理上分析,這種方式響應(yīng)速度快,閉環(huán)使用時(shí),可做到無(wú)差調(diào)節(jié),使無(wú)功損耗降為零。從元件的選擇上來(lái)說(shuō),根據(jù)補(bǔ)償量選擇1組電容器即可,不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)該是非常理想的補(bǔ)償裝置了。但由于要求

6、選用的電感量值大,要在很大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié),所以體積也相對(duì)較大,價(jià)格也要高一些,再加一些技術(shù)的原因,這項(xiàng)技術(shù)到目前來(lái)說(shuō)還沒(méi)有被廣泛采用或使用者很少。(2)采用電力半導(dǎo)體器件作為電容器組的投切開(kāi)關(guān),較常采用的接線方式如圖2。圖中BK為半導(dǎo)體器件,C1為電容器組。這種接線方式采用2組開(kāi)關(guān),另一相直接接電網(wǎng)省去一組開(kāi)關(guān),有很多優(yōu)越性。作為補(bǔ)償裝置所采用的半導(dǎo)體器件一般都采用晶閘管,其優(yōu)點(diǎn)是選材方便,電路成熟又很經(jīng)濟(jì)。其不足之處是元件本身不能快速關(guān)斷,在意外情況下容易燒毀,所以保護(hù)措施要完善。當(dāng)解決了保護(hù)問(wèn)題,作為電容器組投切開(kāi)關(guān)應(yīng)該是較理想的器件。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償效果還

7、要看控制器是否有較高的性能及參數(shù)。很重要的一項(xiàng)就是要求控制器要有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間,準(zhǔn)確的投切功率,還要有較高的自識(shí)別能力,這樣才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。當(dāng)控制器采集到需要補(bǔ)償?shù)男盘?hào)發(fā)出一個(gè)指令(投入一組或多組電容器的指令),此時(shí)由觸發(fā)脈沖去觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通,相應(yīng)的電容器組也就并人線路運(yùn)行。需要強(qiáng)調(diào)的是晶閘管導(dǎo)通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零,以避免涌流造成元件的損壞,半導(dǎo)體器件應(yīng)該是無(wú)涌流投切。當(dāng)控制指令撤消時(shí),觸發(fā)脈沖隨即消失,晶閘管零電流自然關(guān)斷。關(guān)斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值,必須由放電電阻盡快放電,以備電容器再次投入。元器件可以選單項(xiàng)晶閘

8、管反并聯(lián)或是雙向晶閘管,

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