【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 組合 最 大 最 小 方 案Ⅰ 方 案Ⅱ 無(wú)功（ KVAR） 無(wú)功（ KVAR） 最大無(wú)功補(bǔ)償容量效果 最小無(wú)功補(bǔ)償容量效果 最大無(wú)功補(bǔ)償容量效果 最小無(wú)功補(bǔ)償容量效果 有功（ KW） 有功 （ KW） 單 臺(tái) P Q* 20 0 30 15 Q Q剩 cosφ cosφ 雙 臺(tái) P Q* 60 20 60 30 Q Q剩 cosφ cosφ 三 臺(tái) P Q* 100 40 90 45 Q Q剩 cosφ cosφ 四 臺(tái) P Q* 120 60 95 60 Q Q剩 cosφ cosφ 由以上計(jì)算結(jié)果，方案Ⅱ補(bǔ)償效果好些，電容器額定電壓 400V，實(shí)際電壓 380V左右，綜合考慮，選擇方案Ⅱ，無(wú)功補(bǔ)償后 cos? 超過(guò) ，可以認(rèn)為補(bǔ)償效果較好。 采用接觸器投切電容器的沖擊電流大，影響電容器和接觸器的使用壽命；用晶閘管投切電容器能解決接觸器投切電容器存在的問(wèn)題，但明顯缺點(diǎn)是裝置 存晶閘管功率損耗，需要安裝風(fēng)扇和散熱器來(lái)通風(fēng)與散熱，而散熱器會(huì)增大裝置的體積，風(fēng)扇則影響裝置的可靠性。 本設(shè)計(jì)裝置主回路，采用 無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)投切電容器 ，技術(shù)先進(jìn)，功能完備，可 14 靠性高，維護(hù)量小，克服了有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)投切電容器的一系列缺點(diǎn)，具有無(wú)合閘過(guò)渡電流沖擊，無(wú)電弧重燃，無(wú)操作過(guò)電壓，快速跟蹤無(wú)功變化頻繁投切，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，分組多級(jí)補(bǔ)償一次性到位，自動(dòng)化程度高。實(shí)用于城市電網(wǎng)、工礦企業(yè)、油田、軍工、海港、生活小區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)村電網(wǎng)等需要無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡蛪河脩?hù)。 投切執(zhí)行器的選擇 電容器的投切容量由負(fù)載無(wú)功功率的大 小決定，投切原則是：盡量發(fā)揮補(bǔ)償容量的作用不發(fā)生過(guò)補(bǔ)償。本設(shè)計(jì)只考慮平衡補(bǔ)償方案，這是由廠(chǎng)礦運(yùn)行具體情況決定的。電容器按 4： 2： 1 的比例分組，投切開(kāi)關(guān)由可控硅模塊組成。由于短路容量沖擊電流大，在每一個(gè)電容支路中有一定容量的電抗器作為限流元件以保護(hù)電容器和可控硅。 圖 電氣一次接線(xiàn)圖 15 第四章 補(bǔ)償器接線(xiàn)方式的選擇 主接線(xiàn)的選擇 原則 晶閘管電力電子開(kāi)關(guān)控制的電容器（ TSC）無(wú)功補(bǔ)償具有響應(yīng)速度快，開(kāi)關(guān)可以頻繁操作，壽命長(zhǎng)， 無(wú)功容量按 4： 2： 1 分組可實(shí)現(xiàn) 7 級(jí)階梯式調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，他屬于靜止補(bǔ)償器的一種，因此比固定電容器或者交流接觸器控制的電容柜特性要優(yōu)越， 接線(xiàn)方式比較及選擇 接線(xiàn)方式常見(jiàn)的有以下幾種，如圖 所示 (A) (B) （ C） （ D） 16 （ E） 圖 （ A），（ B），（ C），（ D），（ E）無(wú)功補(bǔ)償主接線(xiàn)圖 下面對(duì)以上各圖進(jìn)行分析如下： 圖（ A）是三相控制的三角形接法，這種電路的特點(diǎn)是線(xiàn)電壓是已知量（端電壓固定），晶閘管無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)由兩只反并聯(lián)的普通晶閘管構(gòu)成，晶閘管斷開(kāi)總是在電流過(guò)零時(shí)，所以斷開(kāi)的電容器上的電壓一般處于最大值（或正或負(fù)），并且由于電容器的內(nèi)部裝設(shè)的放電電阻的自放電現(xiàn)象，電容上的電壓逐漸減小。在晶閘管重投時(shí)，需要考慮電容器剩余電壓， 當(dāng)系統(tǒng)電壓和電容器殘壓差值較大時(shí)（允許有個(gè)小范圍誤差），就是晶閘管無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)投入的觸發(fā)點(diǎn)，否則由于電容器兩端電壓不能突變，系統(tǒng)電壓和電容殘壓的差值較大時(shí)，觸發(fā) SCR 會(huì)產(chǎn)生很大的電流沖擊（這在觸點(diǎn)開(kāi) 關(guān)投切的電容器是不可避免的），這一沖擊會(huì)直接損害晶閘管，電流沖擊主要表現(xiàn)在開(kāi)關(guān)投入時(shí)的電流突變和沖擊電流最大值上： （ Lo+L） dtdi =UL（ t） Uc（ t） (41) 式中， Lo…………電源內(nèi)阻抗 L…………串聯(lián)的電抗 UL（ t）…………晶閘管觸發(fā)時(shí)刻的電網(wǎng)電壓 UC（ t）…………晶閘管觸發(fā)時(shí)刻的電容電壓 通常電源短路容量較大，所以等值電感 Lo較小，為限制諧波電流而串聯(lián)的電抗 L也不很大，所以 當(dāng)電容差較大時(shí)開(kāi)通 SCR， dtdi 就很大。在晶閘管剛被觸發(fā)的瞬間，晶閘管的導(dǎo)電區(qū)域限于門(mén)極附近的開(kāi)關(guān)區(qū)域，還來(lái)不及擴(kuò)散到整個(gè)晶體芯 17 片的面積，這時(shí)過(guò)大的dtdi極易損傷晶閘管開(kāi)關(guān)，最嚴(yán)重的情況是在 UL（ t）與 Uc（ t）反相最大時(shí)刻觸發(fā)晶閘管，并由此而來(lái)形成的沖擊電流非常危險(xiǎn)，以 400V電壓為例，最大電壓差 UL（ t） Uc（ t）將達(dá)到 1130V。如果以一組三角形接法的50KVAR 的電容器裝于 400KVA 變壓器的低壓側(cè)為例，設(shè) Uk=4%， C=332μ F，忽略電阻，在最大電壓差時(shí)觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)， 后電流達(dá)到最大值（大約 2900A），這對(duì)于過(guò)流能力不太大的晶閘管將構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。串聯(lián)電抗器可以降低電流沖擊，但需要增加投資。為了確定觸發(fā)的合適時(shí)刻，就需要預(yù)先測(cè)定電容器的殘壓，這通常又不太容易做到。為解決這一難題，我們可以選擇脈沖列作為晶閘管的出發(fā)信號(hào)。另外，無(wú)論電容器殘壓多高，他總是小于等于電壓幅值的，所以在一個(gè)周期中，晶閘管總有處于零壓或反壓的時(shí)間。每次觸發(fā)晶閘管時(shí)選擇承受其反電壓時(shí)刻作為觸發(fā)脈沖列的開(kāi)始，這樣當(dāng)晶閘管由反向轉(zhuǎn)為正向偏 置時(shí)就自動(dòng)進(jìn)入平穩(wěn)導(dǎo)通狀態(tài)。由此可以解決電容電壓測(cè)量的難題。利用微電容控制電容器切除的時(shí)刻，可以知道電容器殘壓的極性，可以更好的進(jìn)行控制。 圖（ B）是采用二極管代替部分晶閘管組成的半控開(kāi)關(guān)式接線(xiàn)。他的特點(diǎn)是每次電容切除（晶閘管阻斷）時(shí)電容器總保持一定的電壓（正的最大值），這樣晶閘管開(kāi)關(guān)投入時(shí)只要脈沖列從系統(tǒng)最大值開(kāi)始觸發(fā)就可以保證平穩(wěn)過(guò)渡。而且可以少用晶閘管降低成本，同時(shí)減小控制復(fù)雜性。但是其缺點(diǎn)是第一次送電時(shí)仍會(huì)發(fā)生電流沖擊。另外， 由于電容器組不推薦三角形接線(xiàn)， 所以圖一和圖二需要定制電容器，也增加了接線(xiàn)的 復(fù)雜性。 圖（ C）是采用 Yo 型接法的電路，這種電路晶閘管電壓定額可以降低，但電流定額增大了。電容器電壓降低會(huì)提高其單位價(jià)格，同時(shí)投入時(shí)會(huì)產(chǎn)生短路不平衡形成中線(xiàn)電流。 圖（ D）為電容器無(wú)中性線(xiàn)的接法，電容器組可以選任何一種三相電容器，但由于沒(méi)有中線(xiàn)的電位固定作用，晶閘管仍承受和圖（ A）一樣的電壓，但晶閘管的電流是圖（ A）的 3 倍。 圖（ E）為圖（ D）基礎(chǔ)上的改進(jìn)型，省去了 B相的晶閘管開(kāi)關(guān)，只控制兩相，和圖（ D）一樣，由于電容電壓的不確定性，晶閘管承受的電壓和圖（ A）一 樣 ，這種方式可采用最普通的三相電容器組，又可少用價(jià)格昂貴的晶閘管，所以具有優(yōu)越性。所以我們選（ E）為最優(yōu)接線(xiàn)方式，另外研制了零電壓出發(fā)電路，使得 這種接線(xiàn)方式的控制具有可行性。 18 第五章 主要參數(shù)計(jì)算 傅立葉算法計(jì)算無(wú)功 被采樣模擬信號(hào)電壓電流周期分量： ? ???? ?? 0 11)( s i nc osnt tAntBnX ?? (51) 由傅式級(jí)數(shù)原理。 NAI 1? ?????? ???11 2sin2 NK IK NkX ? (52) 電流基波分量正弦項(xiàng)振幅。 ?????? ??? ???112c os21 NK INIKII XNkXXNB? (53) 電流基波分量余弦項(xiàng)振幅。 ?????? ?? ???112s in21 NK KU NkUNA? (54) 電壓基波分量正弦項(xiàng)振幅。 ?????? ??? ???1102c os21 NK UNUKUU XNXXNB? (55) 電壓基波分 量余弦項(xiàng)振幅。 XI(U)K—— 第 K次電流（電壓）采樣值 電流有效值： I= 2/22 II BA ? (56) 電壓有效值： U= 2/22 UU BA ? (57) 由于實(shí)際采樣信號(hào)（ UACIB），電流 IB滯后 UAC（ 90176。 +φ）為負(fù) 所以要消除 90176。影響： jRXIjU ????? 19 ?2222//IIIUIUIIIUIUBABABBRBABBAAX???????? ? ?IUIU BBAAQ ???? 2 3 傅立葉算法計(jì)算有功 ： 同理： ? ?IUIU BAABRIP ??? 233 2 計(jì)算功率因數(shù) ： 2222c os XRRQPP ?????