无功功率补偿装置

本文介绍了无功补偿装置的用途和结构要素。

补偿无功电能是节约能源最有效的途径之一。大量的发动机、焊接设备、电力变压器使现代生产饱和。这会消耗大量无功功率以在电气设备中产生磁场。为了减少外部网络对此类能量的消耗，使用了无功电能补偿单元。本文将讨论它们的设计、工作原理和使用特点。

使用电容器组来减少无功负载早已为人所知。但是，只有在电机功率很大的情况下，将单独的电容器与电机并联在经济上才是合理的。通常，电容器组连接到功率超过 20-30 kW 的电机。

使用数百台小功率电机的服装厂如何解决降低无功负载的问题？直到最近，在企业变电站中，还连接了一组固定的电容器组，在轮班结束后手动关闭。明显的不便之处是，此类装置无法在工作时间内跟随负载功率的波动并且效率低下。现代冷凝装置可以显着提高效率。

随着专用微处理器控制器的出现，情况发生了变化，这些控制器测量负载消耗的无功功率值，计算电容器组所需的功率值并将其连接（或断开）与网络。基于此类控制器，用于无功补偿的范围广泛的自动电容器单元。它们的功率范围为 30 至 1200 kVar（无功功率以 kVars 为单位）。

控制器的功能不限于测量和切换电容器组。它们测量设备舱内的温度，测量电流和电压值，监控电池的连接顺序及其状况。控制器可以存储有关紧急情况的信息，还可以执行数十种特定功能，确保补偿系统的可靠运行。

特殊接触器在无功功率补偿单元的设计中起着非常重要的作用，这些接触器根据来自控制器的信号连接和断开电容器组。从表面上看，它们与用于切换电机的普通磁力启动器差别不大。

但连接电容器的特殊性在于，在其触点上施加电压的那一刻，电容器的电阻实际上为零。在 电容充电 出现浪涌电流，通常超过 10 kA。这种过电压对电容器本身、开关设备和外部网络都有不利影响，导致电源触点腐蚀并在电线中产生有害干扰。

为了克服这些问题，开发了一种特殊的接触器设计，其中在向电容器施加电压后，其电荷通过辅助限流电路，然后才打开主电源触点。这种设计可以避免电容器充电电流的显着跳跃，从而延长电容器组和特殊接触器本身的使用寿命。

最后，补偿系统的主要和最昂贵的元件是电容器组……对它们的要求非常严格且相互矛盾。另一方面，它们必须紧凑且内部损耗低。它们必须能够承受频繁的充电和放电过程，并且使用寿命长。但紧凑性和低固有损耗导致充电电流尖峰增加，产品盒内温度升高。

由薄膜技术制成的现代电容器。他们使用金属化薄膜和不浸油的气密密封胶。这种设计使得获得具有显着功率的小尺寸产品成为可能。例如，容量为 50 kVar 的圆柱形电容器的尺寸为：直径 120 mm 和高度 250 mm。

类似的老式充油式电容电池重量超过 40 公斤，比现代产品大 30 倍。但这种小型化需要采取措施来冷却安装电容器组的区域。因此，在自动装置中，冷凝室的风扇强制吹气是强制性的。

一般来说，电容器单元的创建需要考虑大量运行参数：用户电网的状态、灰尘、电机负载的性质以及影响补偿系统可靠性和效率的许多其他因素。