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0519-85112622我們都知道,無功補(bǔ)償柜作為最常見的補(bǔ)償設(shè)備(或稱功率因數(shù)校正設(shè)備),其主要包含:主開關(guān)、過電壓保護(hù)器、保護(hù)元件、投切開關(guān)、電抗器、電力電容器和無功補(bǔ)償控制器。
今天,小編要給大家講講無功補(bǔ)償柜的投切開關(guān)。投切開關(guān)作為無功補(bǔ)償柜的重要元件,其重要性決定了無功補(bǔ)償柜輸出功率的響應(yīng)時間和對系統(tǒng)、元件造成的影響。下面,小編以低壓系統(tǒng)常見投切開關(guān)為例來介紹。
我們這里說的“投切開關(guān)”到底是什么呢?
一臺完整的無功補(bǔ)償柜一般都由多個無功補(bǔ)償支路構(gòu)成,那么對應(yīng)每一條無功補(bǔ)償支路就有這么一個“開關(guān)”設(shè)備,它可以將無功補(bǔ)償支路與系統(tǒng)連接起來,還可以從系統(tǒng)中斷開,又稱無功補(bǔ)償支路的“切除”,這個開關(guān)設(shè)備就是我們所說的“投切開關(guān)”。
常見的投切開關(guān)包含:
電容器投切專用接觸器
晶閘管開關(guān)
復(fù)合開關(guān)
同步開關(guān)
補(bǔ)充一下投切開關(guān)對于電容器的重要性。
理論上:電容器在投入系統(tǒng)的時候,會有一個無窮大的電流在極短的時間內(nèi),流入電容器中并將電容器的電壓充電到與供電電壓相等。
這個把電容器投入時伴隨的這個大電流我們通常把它叫做“涌流”,這個涌流不僅會對系統(tǒng)會造成不良的影響,還會對電容器造成不利影響。因此,我們希望限制這個涌流,其中的辦法就是對電容器投切的開關(guān)進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。
電容器投切專用接觸器
電容器投切專用的接觸器與一般的接觸器有什么不同呢?
多一副接點(diǎn)!
上圖是一個典型的電容器投切專用接觸器的示意圖,其具有A、B兩套觸點(diǎn)(觸點(diǎn)B是多出來的)。
當(dāng)電容器投入的時候,B觸點(diǎn)先閉合,此時回路中的電阻(R)起到抑制電容器涌流的作用,將電容器涌流限制在安全范圍值內(nèi);然后A接點(diǎn)再閉合,連接電容器和系統(tǒng)就能長期穩(wěn)定運(yùn)行。
電容器投切專用接觸器特點(diǎn)總結(jié)如下:
1. 電容器投切專用接觸器能夠有效抑制電容器涌流。
2.接觸器在運(yùn)行過程中,發(fā)熱量少。(和晶閘管開關(guān)相比,較突出的優(yōu)點(diǎn))
3. 電容器投切響應(yīng)時間相對較慢,尤其是電容器支路從系統(tǒng)中切除后,再投入系統(tǒng)時需要的間隔時間較長!這是為什么呢?
因?yàn)榻佑|器在投入電容器的時候,是不能判斷接觸器兩端的電壓差的。換句話說,只有在接觸器得到了投入的命令時,它才可動作。(不論外部條件如何,執(zhí)行力強(qiáng)!)
電容器投入的時候,接觸器兩端的電壓差會有什么影響呢?這個電壓差越高,相當(dāng)于施加到電容器端的電壓也就越高,結(jié)果對電容器的損壞就是致命的;另外,電壓差越大,涌流也會越大,這也是我們不希望看到的。
如何解決上面提到的困難呢?
等!花時間等待!等電容器放電放到其端電壓在安全電壓以下!這里還有兩個問題需要關(guān)注:
1.電容器的放電回路必須要設(shè)計(jì),沒有放電回路,電容器內(nèi)儲存的電能是沒有辦法釋放的;
2.要等多長時間?這個要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來確定,等待時間的長短是通過功率因數(shù)控制器的參數(shù)來設(shè)置的。
晶閘管開關(guān)
我們常常聽到的下面的這些稱謂:晶閘管開關(guān)、可控硅開關(guān)、無觸點(diǎn)開關(guān)、柔性開關(guān)、調(diào)節(jié)器等,其實(shí)都是一個東西!
基本原理:
控制晶閘管的導(dǎo)通,來實(shí)現(xiàn)電容器與系統(tǒng)在電氣特性上的連接和斷開。
接觸器投切電容器的時候,其觸點(diǎn)(接點(diǎn))就是可見的開斷點(diǎn);而晶閘管開關(guān)投切電容器,無論是投入或者斷開狀態(tài),電容器都是通過晶閘管開關(guān)連接在系統(tǒng)上的,晶閘管開關(guān)沒有可見的開斷點(diǎn)(即無觸點(diǎn))。
當(dāng)電容器投入系統(tǒng)時,晶閘管開關(guān)呈導(dǎo)通狀態(tài);
當(dāng)電容器從系統(tǒng)中切除時,晶閘管開關(guān)呈非導(dǎo)通狀態(tài)。
基于上述原理,晶閘管開關(guān)用于電容器投切具有哪些優(yōu)勢呢?
1.實(shí)現(xiàn)“過零投切”
2.投切響應(yīng)速度快
什么是過零投切?
過零投切是指電壓過零投入和電流過零切除。在電容器與系統(tǒng)間電壓差為“零”時投入電容器(降低電容器投入涌流的影響),在電容器支路電流過“零”時切除電容器支路。
為什么接觸器做不到,晶閘管開關(guān)就能做到呢?
晶閘管開關(guān)除了晶閘管外,還配有一堆檢測和控制電路。
當(dāng)電容器處于切除狀態(tài)時,這些電路能檢測晶閘管開關(guān)兩端電壓差值的變化情況,因?yàn)槠錂z測回路的存在,所以它能夠捕捉到電壓差過零點(diǎn)的時刻。
另外一個很重要的一點(diǎn)是,晶閘管開關(guān)狀態(tài)切換所需要的時間非常短。即從非導(dǎo)通狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)、從導(dǎo)通狀態(tài)切換到非導(dǎo)通狀態(tài)的時間非常短。能夠捕捉電壓差過零點(diǎn),同時具有快速動作的特性,所以晶閘管開關(guān)能夠在電壓差過零點(diǎn)是快速導(dǎo)通,從而實(shí)現(xiàn)電容器支路的投入,有效限制電容器涌流。
也是因?yàn)榫чl管開關(guān)具有檢測回路和快速動作的特點(diǎn),它能夠快速的投入電容器支路,也能夠快速切除電容器支路,還能快速的重新投入電容器支路。這個特點(diǎn)保障了無功補(bǔ)償柜對變化負(fù)載無功補(bǔ)償需求的快速響應(yīng)。
但俗話說“人無完人”,晶閘管開關(guān)也有它的缺點(diǎn):發(fā)熱量大。
晶閘管開關(guān)本身發(fā)熱量很大,同時過熱還會加速晶閘管元件損壞。
那么我們要如何面對處理這個缺點(diǎn),以應(yīng)用于實(shí)際工程呢?當(dāng)然是設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)。
散熱片配上散熱風(fēng)扇,再加上經(jīng)過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),讓晶閘管開關(guān)產(chǎn)生的熱盡量能快速的散發(fā)出去。還要有散熱保護(hù),當(dāng)晶閘管開關(guān)的溫度超過閾值1時,則要啟動散熱風(fēng)扇;當(dāng)溫度超過閾值2時,這時候要讓晶閘管開關(guān)停止工作。
晶閘管開關(guān)的無功補(bǔ)償柜比接觸器的無功補(bǔ)償柜散熱需求更大,因此兩種情況下無功補(bǔ)償柜的散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)是不同的。
需要特別注意的是,無功補(bǔ)償柜內(nèi)的電容器對溫度要求也很高,過高的溫度會大大減少電容器的使用壽命。
總結(jié)一下:晶閘管發(fā)熱量大,但是只要我們合理設(shè)計(jì)散熱和保護(hù)系統(tǒng),就可以有效減少這些熱對設(shè)備的影響;但是與接觸器相比,更大損耗的產(chǎn)生卻是不可避免的。