切换电容器用接触器选用探讨-专业自动化论坛-中国工控网论坛

在能源日趋紧张的今天,能源短缺成为制约我国社会经济发展的一个重要因素。因此,节能的观念越来越为人们所普遍接受。电力是当今世界上最主要的二次能源,所以,电力系统的经济运行尤其重要。电力系统的损耗不仅与设备的有功损耗有关,而且与设备的无功损耗有关,因为设备消耗的无功功率也是由电力系统供给的。由于无功功率的存在,使得电力系统中的电流增大,这不仅造成电力系统中有功功率损耗的增加,而且系统的效率也大大降低。
　　目前,解决这个问题的方法主要是采用同步补偿机或并联电力电容器进行无功功率补偿。其中,在电力系统中并联电容器的方法,以其安装简单、维护方便、有功损耗小、使用灵活等优点而被广泛采用。
　　一、使用专用切换电容器接触器的必要性
　　在电力系统中使用并联电容器进行无功率补偿的方法虽然有很多优点,但是,当这些电容器接入电网的时候,会在瞬间产生大幅度和高频率的冲击电流,其峰值称为浪涌电流峰值,可达到并联电容器额定工作电流的180倍左右。
　　目前,先进的无功功率补偿装置均采用自动控制方式。这种控制方式通过自动控制投入并联电容器组的大小和数量,把功率因数控制在设定的范围内。
　　但是,控制并联电容器投入的执行装置通常为接触器,一般接触器在浪涌电流的冲击下很容易造成主触头熔焊。
　　如果接触器的主触头熔焊,就可能出现过补偿甚至设备损失。因此,接触器的工作可靠与否将直接影响无功功率补偿系统的可靠性。专用切换电容器接触器就是为此目的而专门设计的。这种专用接触器一般都附加有抑制浪涌电流的装置,可以有效地减少合闸时产生的浪涌电流对电容器组的冲击,降低操作时产生的过电压,同时也可以避免接触器的主触头产生熔焊现象。
　　二、切换电容器接触器的选用原则
　　为了保证无功功率补偿系统能够可靠地工作,切换电容器组用的接触器必须满足以下两个基本条件:
　　(1)接触器的额定工作电流必须持续达到电力电容器组额定工作电流的1. 5倍。由于谐波和网络电压误差的存在,会导致在电路中产生一个持续性流动的电流,其值大约是电力电容器额定电流的1. 3倍左右。但是,考虑到制造误差,电容器的实际功率应该可以达到其额定功率的1. 15倍。因此,在GB3938. 1和IEC831 - 1中规定了电力电容器的最大热电流为:
　　

　　式中, IT 为电容器的最大热电流; In为电容器组的额定工作电流。
　　(2)接触器的触点闭合时必须能够承受短暂而巨大的峰值电流,即浪涌峰值电流。浪涌电流峰值的大小与电力网络的电感、变压器的容量、短路电压以及功率因数补偿的类型等诸多因素有关。其中,功率因数补偿的类型主要有以下两种:
　　第一种是电力电容器组的投入是一步到位的固定式功率因数补偿。在这种情况下,电容器组插入时的浪涌电流峰值可以达到电容器额定容量的大约30倍,浪涌电流峰值可以按下列公式进行估算。
　　

　　式中, IS 为浪涌峰值电流(A) ; In 为电容器的额定电流;Q为电容器容量(Mvar) ; S为电容器安装处的短路功率(MVA) 。
　　第二种是在自动功率因数控制器的控制下,电容器组被分成多个单元逐步投入的自动功率因数补偿。在这种情况下,电力电容器插入时的浪涌电流峰值可达到电容器额定工作电流的约180倍。多组相同功率的三相电容器组逐步投入运行时,浪涌电流峰值可以按公式(2)进行估算。
　　

　　式中IS 为浪涌峰值电流(A) ;Q为电容器容量(Mvar) ; S为电容器安装处的短路功率(MVA) ; U为相电压(V) ; XC为拟投入电容器组和已运行电容器组的每相串联容抗(Ω) ; XL 为拟投入电容器组和运行电容器组及其间回路的每相串联感抗(Ω) 。
　　当电气回路的电感很低,浪涌电流峰值远大于100倍电容器额定工作电流时,可以选用带有阻尼电阻的切换电容器用接触器。这种接触器的工作原理是:当接触器的线圈通电时,先接通辅助触头,它把电力电容器组通过附加电阻接入网络,从而有效地限制浪涌电流峰值;数毫秒之后,接触器主触头闭合,将附加电阻短路,而此时的浪涌电流已经被大大减小了;当线圈断电时,辅助触头会先断开,可以确保电容器经过主触头断开。此外,根据实际情况,还可以在电力回路中串接附加电感,人为地增加回路的电抗,从而达到更有效地衰减浪涌电流峰值的目的。
　　三、结束语
　　正确选用切换电容器用接触器,对于保证低压无功功率补偿的可靠性,乃至于本地供电系统的可靠性都有着十分重要的意义。本文首先针对在并联电容器接入电网时产生的巨大电流的冲击下容易造成接触器主触头熔焊这一问题,提出设计专门的切换电容器用接触器予以解决。然后,探讨了设计和选用切换电容器用接触器时,在额定工作电流和接触器触点闭合时应承受的浪涌峰值电流两个方面应满足的条件和原则。通过本文的研究,希望能为设计人员正确选用切换电容器用接触器提供一定的帮助。

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