目前，我国的低压电网和用户普遍存在功率因素低、电网线损较大的问题，其主要原因是众多的感性用电设备的使用，比如我国的电动机的电能占全部发电量的70%。这种情况下采样无功补偿节能技术对提高电能质量和挖掘电网潜力十分必要。然而，传统无功补偿成套装置采用接触器投切，投切涌流大，使用寿命短，同时也体积大，成本高，有的甚至直接使用并联电容器容易产生并联谐振等问题，本文提出一种将晶闸管用于无功补偿和滤波装置投切，并将无功补偿和滤波的所有元器件模块化设计，减小装置体积，并通过控制板监控滤波补偿模块运行状态，保证模块可靠运行。智能滤波补偿模块通过晶闸管过零和峰值投切，无需放电，投切速度快，适用于各种场合无功补偿。同时模块体积小，容量统一，方便容量扩展。

 

    1、前言

 

    我国与发达国家相比，线损较大。发达国家的线损约为2%~3%，而我国在2006年的线损统计为7.1%，所以线损的解决显得越来越重要。在用户或靠近用户的变压器装设自动投入的电容器补偿装置，以平衡无功功率，限制无功功率在电网中传送，可减少电网的无功损耗，同时还可提高有功功率的输送量。无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。

 

    目前，愈来愈多的大功率可控硅整流装置作为拖动和直流电源，其产生的谐波对于系统的影响日益严重。谐波电流叠加到电容器基波电流上，使电容器电流的有效值增大，温升增高，甚引起过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。谐波电压叠加在电容器基波电压上，不仅使电容器电压有效值增大，并可能使电压峰值大大增加，使电容器运行中发生局部放电。然而，并联电容器能将谐波电流放大，不仅危害电容器本身，而且会危及电网中的电器设备，严重时会造成损坏，甚至破坏电网的正常运行。

 

    常见无功补偿装置存在的问题：

 

    ①直接使用并联电容器在谐波存在时容易产生并联谐振；

 

    ②投切开关使用接触器容易造成合闸涌流，接触器和电容器使用寿命低，维修费用高；

 

    ③为了降低电容器投切时的合闸涌流需要电容器自带放电装置，自身损耗大；

 

    ④接触器投切涌流大，必须放电，不能做快速频繁投切；

 

    ⑤装置元器件分散安装，体积较大；

 

    ⑥不具备装置支路运行情况监控，故障时无法定位故障原因。

 

    2、智能型滤波补偿模块介绍

 

    智能滤波补偿模块是光达电气为满足客户模块化设计需求推出的适用于0.4kV配电网，高效节能、降低线损、提高功率因素和电能质量的新一代无功补偿兼滤波装置，与传统技术相比，其体积小，模块化，安装简单，维护方便，接线少，能够满足旧项目改造或者柜体的模块化设计。

 

智能滤波补偿模块

 

    智能滤波补偿模块集电抗器、电容器、晶闸管、断路器、晶闸管触发控制、智能测控单元于一体，代替传统多种分散器件组成的无功补偿装置，方便实现功率因素的动态调节以及滤除谐波，同时具有过流保护、过温保护、缺相保护等功能，为装置的安全运行提供最大保障。

 

    适用范围

 

    0.4kV低压配电网的动态无功补偿和滤波

 

    模块特点：

 

    ①标配7%电抗率，抑制和滤除谐波

 

    ②模块化设计，体积小，接线简单，维护方便；

 

    ③静态或动态投切，适应多种场合；

 

    ④动态实时显示各相电流，电抗器和电容器温度，直观显示装置运行状态；

 

    ⑤速断、过流、缺相、过温多种保护，保证装置可靠运行。

 

    ⑥投切时间小于10ms

 

    ⑦记录故障信息方便故障诊断；

 

    ⑧具有485通信功能，可远程监控模块状态。

 

    友好的人机交互：

 

    ①动态显示各相电流有效值、电抗器和电容器温度；

 

    ②可设置各种保护的保护值和延时时间；

 

    ③记录故障代号，方便故障诊断；

 

    ④记录电流最大值、记录投切次数；

 

    保护设计：

 

    ①速断、过流、过温、缺相保护；

 

    ②控制器采用超强干扰芯片设计，整机系统自检，工作中不死机，避免产生不补偿或过补。

 

    3、模块技术参数

 

适用场合	系统以5、7次及以上谐波为主	相数	三相
额定频率	50Hz	配套电抗率	7%
环境温度	-40℃~45℃	安装容量	33.3kvar
相对湿度	≤90%（40°C）	投切开关	晶闸管
海拔高度	2000m以内	控制电压	12VDC
额定电压	0.4kV	冷却方式	风冷
电压允许偏差	±15%	投切时间间隔	10ms

 

 

 

    总结

    为了防止谐波放大，智能滤波补偿模块中串联了7%电抗率的电抗器，可以避免并联谐振，在系统存在5、7次谐波时还能起到滤波作用。智能滤波补偿模块集成了光达电气自主研发的晶闸管过零和峰值投切开关，无需放电可以实现10ms内频繁投切，适用于多种动态补偿的场合。模块将原来分散安装的元器件以模块化设计的方式组合起来，增加了智能测控单元监控每个模块的运行状态实时地显示出来，同时模块提供485接口，方便组网后远程监控，保证整套无功补偿和滤波装置及电网的安全运行。