配电网中的几种投切元件

由于电力系统的网络元件及负荷主要是电感性的，它们大量地吸收系统的无功功率，使系统出现无功缺额，电压下降甚至崩溃。为了维持无功功率的平衡，必须对无功功率进行补偿。从无功功率与系统电压及潮流的关系可知，长距离输送无功是不合理的，这样只会增加电压损耗及网络线损。因此，无功补偿应采用就地补偿的原则。

现时在配电网中运行的并联电容器投切元件主要有断路器、交流接触器、大功率晶闸管、复合开关、低涌流真空开关。下面就几种投切元件的特点加以说明。

一、断路器：现在投切电容使用的断路器大多数是真空开关。真空断路器具有分合闸速度快的特点。随着灭弧性能及过电压耐受能力的不断提高，真空断路器开断电容时已能很好地防止重燃。但由于真空断路器的造价高，电容器分组不可能做得很细。因此，采用真空断路器作为投切元件不能根据无功缺额投入适量的补偿。因而，以真空断路器作为投切元件只适用于无功负荷变化不大的情况，在大中型变电站低压母线作集中补偿时使用。此时无功补偿基本上是作为主变压器所消耗无功的补偿。

二、交流接触器：交流接触器作为补偿电容装置的投切元件已有三十多年的运行经验。在造价上，交流接触器比真空断路器有明显的优势，但和真空开关一样，交流接触器三相触头必须同时分合，在投切电容时会产生较大的冲击电流。计及接触器的动作时间以及投入时冲击电流的衰减速度，将大大降低装置的响应速度。由于响应速度不足，补偿电容的投入不能与无功负荷的变化同步，因而影响补偿的准确性。从根本上说，以交流接触器作为投切元件没有解决冲击电流和谐波的问题。

三、大功率晶闸管：目前普遍采用的晶闸管投切方式(TSC)均由工控机控制。因电容电压不能突变，要使电容投切过程不产生冲击电流就必须在电压为零时将电容投入，电容电流零时将电容切除，而大功率晶闸管正好能满足上述要求。大大提高了电容的投切速度，能很好地适应电容器的频繁投切。因为晶闸管在

电流过零时自动关断，电容电流只是在零电流和正弦电流投之间切换。也就是说不会产生谐波。这样，以晶闸管为投切元件从原理上解决了合闸涌流及谐波问题，是一种较为理想的选择。

四、复合开关：由上述的分析可知，交流接触器在电容器的投切过程中会产生冲击电流及谐波，但在正常正作状态下功耗少；而晶闸管能够实现过零投切，却在正常正作状态下产生很大的功耗。复合开关，一种新形的电容器投切元件。复合开关是由晶管与接触器并联构成。在电容无功补偿的投入和切断瞬间利用晶闸管实现过流投切；在电容器投入后正常工作时利用机械触点接触电阻极小的特性，大大降低功耗。为了实现上述功能，复合开关中晶闸管与接触器的开断必须有严格的时序控制。当复合开关控制器收到合闸脉冲时，控制器检测电容与电网之间的电压，在电压过零前一定的角度，向晶闸管发出触发脉冲，使晶闸管在电压过零时导通。投入电容器，同时起动接触器的延时回路，此延时必须保证只有当晶闸管导通后，接触器的触头才能闭合。而在控制器接收到切断脉冲后，舜时断开接触器，并延时停止晶闸管的触发脉冲。此时晶闸管在阳极电流过零时自然关断。

五、低涌流真空开关：上面讲到普通的真空开关由于无法在合适的相位角上合闸，因而在合闸时产生较大的涌流。而且，普通真空开关的机械寿命不能适应电容器组的频繁投切。为解决合闸涌流问题，我们可以采用分相控制的方法，也就是应用同步开关的原理，使开关各相均能在电压过零时合闸。类似于晶闸管过零导通的原理。而真空开关自身的功耗极小，无需特别考虑散热问题，这比晶闸管大为优越。由于采用真空灭弧室，具有优异的灭弧性能，能开断大容量的电容装置而不发生重燃。