复合开关在低压无功补偿中的应用

复合开关在低压无功补偿中的应用
无功补偿是电力系统运行的基本要求，为了实现电力系统运行中的无功平衡，必须对各种电力负荷所需的无功进行补偿。无功补偿的方法有调相机补偿、电容器组补偿等多种，其中最为有效和易于实施的是在靠近负荷点的地方进行就地无功补偿。由于无功补偿挂接在电网上是通过自动投入和切除电力电容器来达到补偿效果的，因此控制电容器投切的开关元件的性能对整个装置的质量和稳定性起着非常关键的作用。目前国内的无功补偿产品的控制器普遍都是交流接触器或双向可控硅作为开关元件来控制电容器通断。都不可避免地存在着功耗大、温升高，产生被称作电污染的谐波成分等影响设备的长期安全运行的问题，整个装置的寿命和可靠性不能有效保障，甚至会影响整个电网的正常运行。本文设计的基于单片机控制的智能化复合开关是较理想的投切开关，详细介绍了硬件设计、软件实现及其在低压无功补偿中的应用。 1 传统的电容器投切开关存在的主要问题
传统的电容器投切开关主要存在的问题有：
以可控硅和大功率固态继电器作为无触点开关虽然具有响应速度快、涌流较小的特点，但存在功耗大的缺点，在大电流工作的电容器投切中，发热严重，需加散热器，甚至强制致冷。这样既增加了补偿装置体积，也增加了成本。
主程序流程图
为了达到理想的工作状况，可控硅和接触器的开、断有时序要求，假设复合开关的投入命令高电平为有效，则切断命令为低电平有效；开关(可控硅、接触器)闭合用高电平有效表示，则开关断开用低电平有效表示，其各信号状态所示
复合开关工作状态图
在中t1为复合开关接收到投入命令时间，t2是复合开关接收到切断时间。当复合开关接收到投入命令时，可控硅的触发信号准备就绪，只要电压过零就立刻触发可控硅，而接触器在接到投入命令后，要延时一段时间，此时间在设计时必须保证：只有当可控硅导通后，才能闭合接触器。当复合开关接收到切断命令后，接触器立即断开，经过一段时间可控硅触发信号消失，当通过可控硅阳极电流过零时，自然关断。 3 复合开关的特点
复合开关有如下特点：
过零投入，过零切断；
开关接通后低功耗，不用外加散热片；
无需外接串联电抗器；
输入信号与开关光电隔离；
可直接与任何无功补偿控制器配合使用；
内置控制电源，无需外配电源；
具有开关状态指示灯，电容器接通时，指示灯亮；
抗干扰能力强，大容量电容器工作可靠。 4 复合开关在无功补偿中的应用
低压电网处于电网的最末端，因此补偿低压无功负荷是电网补偿的关键。搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，而且可以提高用户配电变压器的利用率，改善用户功率因数和电压质量，并有效降低电能损失。低压补偿对用户及供电部门都有利。
低压无功补偿的目标是实现无功的就地平衡，通常采用的方式有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。复合开关有共补开关和分补开关两种，共补开关用于投切三相电容器，即角型接法的电容器；分补开关用于投切单相电容器，即分别接三只单相电容器的一端（另一端需接中性线）。其接线图所示。
(a)分补接线图