4 并联电容器的投切开关
4.1 交流接触器
70年代广泛应用的PGJ补偿柜,都是采用交流接触器作为并联电容器的投切开关,迄今仍有沿用。其缺点是:①投入电容时产生倍数较高的涌流,容易在接触器的触点处产生火花,烧损触头;②切断电容时,容易粘住 触头,造成拉不开;③涌流过大对电容器本身有害,会影响使用寿命。当时采用的措施是:(1)适当选择额定容量较大的接触器,如用额定电流40A的接触器投切15kvar的三相电容器(IC=21.7A);②采用专用的接触器,其型号有CJ16、CJ19、CJ20C、B25C~B75C、CJ41等系列;③每台电容器加装串联小电抗器,用以抑制涌流。
4.2 双向晶闸管开关电路
采用双向晶闸管的无触点开关电路(又称固态继电器)取代交流接触器用于投切电容器的接线如图4(a)所示。其优点是过零触发,无拉弧,动作时间短,可大幅度地限制电容器合闸涌流,特别适合于繁投切的场合。但也存在以下缺点:①采用双向晶闸管制造成本高,晶闸管开关电路的补偿柜价格要比采用接触器的补偿柜贵70%~80%左右;②晶闸管开关电路运行时有较大的压降,运行中的电能损耗和发热问题不可忽视。以BZMJ0.4-15-3并联电容器为例,其额定电流为21.7A,如晶闸管开关的电压降为1V时,3个晶闸管开关电路运行时,损耗的功率为:P=3×1×21.7=65.1W,如补偿柜的无功功率为90kvar,则全部投入时,晶闸管的功率损耗为65.1×6=390.6W,以每天平均10h计,日耗电量达3.906kW·h。年耗量约为1426kW·h,有功消耗的发热量还会增加整个补偿装置的温升,而需采用相应的散热降温的措施,如采用接触器则基本上不消耗有功;(3)晶闸管电路的本身也是谐波源,大量的应用对低压电网的波形不利。因此,除了对晶闸管开关电路加以改进外,还应使之在完成开合闸操作后退出,仍由与之并联的接触器维持电容器的正常运行。
4.3 晶闸管和二极管反并联的开关电路
一个晶闸管和一个二极管反并联的接线方案如图4(b)所示。与图4(a)的接线方案对比,由于相同容量的二极管的价格低于晶闸管,故用一只晶闸管和一只二极管反并联的无触点开关电路制造成本较低,而技术性能相近,但反应时间则较漫些,切除电容器时,从切除指令的输出到工作任务的完成,可以在半周波内完成,(即时间t≤10ms)。如采用图4(b)的方案,由于二级管的不可控性,通常其切除时间要在0.5~1Hz之间,即切除时间t≤20ms。
4.4 等电压投零电流切的新型无触点开关电路
等电压投零电流切的新型无触点开关电路的接线如图5所示,图中J为交流接触器的触点。其运行操作顺序说明如下:当投入电容器时,先由微电脑控制器发出信号给开关电路,使之在等电压时投入电容器,微电脑的控制器紧接着又发信号给接触器,使其触点也闭合,将晶闸管开关电路短路,由于接触器J闭合后的接触电阻远小于开关电路导通时的电阻,达到了节能和延长开关电路使用寿命的目的。当需要切除电容器时控制器先发信号给接触器,使接触器触点J断开,此时开关电路处于导通状态,并由开关电路在电流过零时,将电容器切除。本方案的优点是:运行功耗低、涌流小、谐波影响小,制造成本低,开关电路和接触器的使用寿命长。
4.5 两相两管开关电路投切的三相Δ形接线电容器组
两相两管开关电路投切三相Δ形接线电容器组的接线如图6所示。该项投切原理是北京首电科技有限公司的技术,已在我国低压配电网中获得广泛的应用,效果是满意的。