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低压无功补偿柜的设计改进


结合我国工业企业低压补偿柜的使用现状 ， 总结了目前低压无功补偿柜设计中存在的问题 ， 从电容器的选择/保护 ， 柜体的设计方面为改进低压无功补偿柜设计提供思路 。
低压无功补偿柜的设计改进
本文插图
实行限制用电后 ， 为提高用电质量 ， 降低系统损耗 ， 减少电费的支出 ， 很多单位企业安装了无功功率补偿柜（以下简称PFC柜） ， 因此 ， 我们首先要了解无功功率补偿的原理 ， 进而提出当前PFC柜设计中存在的问题并针对这些问题提出解决的思路 。
一、无功补偿的基本原理
在电力系统中 ， 电动机及其它有线圈（绕组）的设备是负载的主要形式 ， 我们称为感性负载 。 这类负载将消耗一部分电功率来建立线圈磁场 ， 额外的增加了电源的负担 ， 功率因素COS?就是反映总电功率中有功功率所占的比例 。
从理论公式P=UICOS?可以看出 ， 功率因素的降低 ， 为了维持有功功率 ， 电流将增大 ， 使线路的损耗加大 ， 增加了电压损失 ， 降低了供电的质量 ， 不利于提高用电的效率 。 因此 ， 在供电系统中 ， 增加无功补偿设备 ， 提高供电网络的功率因数 ， 对电网降损节电 ， 安全可靠的运行有着极为重要的意义 。 我国大部分供电公司规定用户的功率因素必须大于0.9 。
无功补偿最基本的形式就是提高感性负载的功率因数 ， 也就是用适当容量的电容器与感性负载并联 ， 这样就可以使电感中的磁场能量与电容器的电场能量进行交换 ， 从而减少电源与负载间能量的互换 ， 感性负载两端并联一个适当电容器后 ， 可以有效提高功率因数 ， 使功率因素COS?尽量接近1 。
二、目前PFC柜设计上的存在的问题
2.1 目前PFC柜的设计 ， 基本上是假设负荷侧性质为线性状态来设计生产的 ， 不能完全适应各种负荷性质的需要 。 取样信号一般都取线电压和相电流之间的相位差 ， 电容柜投切仅以电压为约束条件,功率因数为投切阀值是不完善的,缺乏电容器投切后电压及无功变化的动态预算,作为反馈信号输入到控制器,避免产生投、切振荡的闭环技术措施 。
没有考虑到投、切时电容产生的浪涌电流 ， 交流接触器极易拉弧 。 以谐波污染为主要原由的配电网络 ， 控制器没有设定约束条件 ， 仅以过压作为保护条件 ， 不能满足现行电网中的各种运行情况 。
2.2 电容器的选型不当 ， 相当一部分PFC柜仍然选用的是油浸式的电容 ， 没有预充电电阻 ， 电容器内部没有安全保障；在电路设计中 ， 忽视对电容器的保护 ， 相当一部分补偿柜仍然采用的是空气开关 ， 使电容出现故障时不能及时切断回路 ， 导致短路事故的发生 ， 发生火灾 ， 甚至导致整个配电柜烧毁 。
2.3 PFC柜的柜体设计存在严重缺陷 ， 不重视通风设计 ， 导致电容器长期运行在规定温度以上 ， 使电容器的使用寿命大幅降低；柜内存在的母排 ， 开关、接触器、电容、电感等器件没有有效的隔离 ， 当电容爆炸（任何好的保护都有可能失效）时会产生大量的电尘团 ， 导致故障的扩大 ， 甚至发生电气火灾 。
三．改进PFC柜设计的探讨
针对目前市场上PFC柜在设计上存在的问题 ， 本文主要从电容器的选型/保护及柜体的设计等方面提出改进的思路 。
3.1.电容器的选择
3.1.1选择至少可以承受100*In的浪涌电流和电压高一个等级的电容（比如用440V电容取代400V电容） ， 像FRAKO电容 ， 可以承受200-300*In的浪涌电流 。 较高的电压等级和耐浪涌电流的能力 ， 可以使电容在谐波存在的情况下 ， 寿命更长 。
3.1.2选择节能（能耗在0.2-0.5W/Kvar）环保型的干式电容 ， 由于采用了自愈式和分段薄膜技术 ， 电容器带有预充电电阻 ， 内置保险 ， 可以使把电容的灾难性的损坏变成渐进式的或自愈式的 。 不能选择油浸式的电容 ， 不利于环保并有火灾的风险 。


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