无功补偿投切元件的选择要点

有关无功补偿投切元件的选择要点，无功补偿投切元件包括断路器、交流接触器、大功率晶闸管、复合开关、低涌流真空开关等，如何选择投切元件关系配电网的稳定运行。

配电网中运行的并联电容器投切元件，主要有断路器、交流接触器、大功率晶闸管、复合开关、低涌流真空开关。

无功补偿投切元件的特点

一、断路器

现在投切电容使用的断路器大多数是真空开关。真空断路器具有分合闸速度快的特点。随着灭弧性能及过电压耐受能力的不断提高，真空断路器开断电容时已能很好地防止重燃。

但由于真空断路器的造价高，电容器分组不可能做得很细。

因此，采用真空断路器作为投切元件不能根据无功缺额投入适量的补偿。同时由于普通的真空断路器三相开关不能分别进行控制，要接通则一起接通，要分断则一起断开，无法选择最合适相位角投入和切除电容，即最少会有两电容不能在电压过零时投入，或在电流过零时切除。

电容器的电流与电容电压对时间的微分成正比，当断路器投入时，电容器上的初始电压与电网电压不相等时，最大压差可达2.8倍的额定电压。

当巨大的压差突然加到电容器两端——使电容器的电压发生突变时，则通过断路器和电容器的电流将是额定电流的几十倍——冲击电流。这种情况在背靠背的电容器组的投切中尤为严重。冲击电流对电容器及断路器都是一个极大的危害，而且冲击电流中含有的谐波分量会经电容器放大。

另一方面，谐波电流叠加在电容的基波电流上，使电容电流的有效值增大，造成温升增高，甚至过热，影响电容器的寿命。加上真空断路器的检修比较复杂，不宜作频繁投切。

因而，以真空断路器作为投切元件只适用于无功负荷变化不大的情况，在大中型变电站低压母线作集中补偿时使用。此时无功补偿基本上是作为主变压器所消耗无功的补偿。

二、交流接触器

交流接触器作为补偿电容装置的投切元件已有三十多年的运行经验。在造价上，交流接触器比真空断路器有明显的优势，但和真空开关一样，交流接触器三相触头必须同时分合，在投切电容时会产生较大的冲击电流。

一方面由于主流接触器的造价相对较低，以其为投切元件，电容器的分组可以做得较多、较细，可以较为准确地对系统无功缺额进行补偿，这解决了以真空断路器作为投切元件分组不够细致的问题。

另一方面，由于冲击电流大，限制了一次投入的电容值，也不得不把一次投入的电容值化整为零，分几次投入。计及接触器的动作时间以及投入时冲击电流的衰减速度，将大大降低装置的响应速度。由于响应速度不足，补偿电容的投入不能与无功负荷的变化同步，因而影响补偿的准确性。

由于交流接触器触头的过流能力有限，冲击电流的存在常会引起接触器触头烧焊现象，使接触器不能分断，降低了整个装置的可靠性和使用寿命。

因此，在运行中必须对触头进行经常的维护和更换，增加运行成本。为降低冲击电流，现主要采用一种带预投电阻的专用接触器，它是由一组辅助触头先将接触器上配备的限流电阻串入电路中，以抑制涌流，然后主触头瞬时闭合将电阻短接来实现投入电容器的。但由于接触器各组件的加工精度限制，以及装配时存在不可避免的偏差，开关的时间差在长期工作中必然会有变化，造成电阻的投入与主触头配合不当。

因而经常出现接触器的电阻烧毁和主触头熔焊的现象。

另一方法是在普通接触器的基础上增加限流线圈的方案来限制冲击电流。虽然这种方法在限制冲击电流方面有一定的效果，但它也存在一些缺点，如增加功率损耗，容易引起谐振，增加了制造成本、复杂程度及故障率等，此类产品仍然会产生合闸涌流和关断时的过电压。

也有在触头材料上做文章的，采用一种具有非线性电阻特征的合金为主触头的材料，种料温升大时电阻上升的很快，而在常态时电阻却很小。

这样的触头在冲击电流流过触头产生高温升时能有效地限制电流，而在正常工作时又可满足通流的要求。但这只是部分地解决了接触器对涌流的耐受能力问题。