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低压智能电容器自适应过零投切技术的研究

2016年02月08日16:26 

随着无功补偿技术在0.4kV低压电网中的广泛使用,用于低压无功补偿的电力电容器随之也被大量应用。引入电器智能化概念后,智能投切电容器技术逐渐取代了传统投切技术智能低压电力电容器,采用零投切开关(包括双向晶闸管、磁保持继电器及RC阻容吸收保护等部分)配合智能投切电容器,在投切方式以及智能化方面都有一定的改进,但开关结构复杂,采样环节多,运算繁琐,造价成本较高,难以广泛应用。同步开关技术即选相开关技术,在中高压领域电容器组投切装置中被广泛地应用,取得较为理想的效果,因此被越来越多地应用于低压电容器的投切装置中。但同步投切技术所采用开关的驱动电压、动作次数、个体差异等都对其动作时间造成影响,导致开关动作时间分散性较大,使同步投切技术难以准确地实现过零点投切。采用基于电流反馈的自适应过零投切技术,在控制上实现了自适应过零投切。而普通电流互感器测量瞬时涌流的准确度有限,难以达到反馈要求。

智能切换电容器接触器主要应用于共补(电容器“△”形接法)电容器,使用的接触器存在触头弹跳等问题。电流比例积分微分控制计算过于繁琐,采样环节多,过程复杂,应用于智能电容器时有较大局限性。针对上述问题,本文提出了一种基于电压过零点闭环控制的新型自适应电压过零点投入、电流过零点切除同步开关技术。该技术在软件方面,采用更加简便的基于电压零点反馈的闭环控制,自适应过程快速、准确。采用该技术的智能电容器能够准确地在电压过零点±0.5ms范围内完成投入动作,在电流过零点±1ms内完成切除动作。91.4%的投入涌流被有效地控制在1.6倍以内,99.7%的投入涌流被控制在2.0倍以内。

1.工作原理

电容器投入电网时,根据投入相角的不同,会产生大小不同的涌流。若电容器在随机相角下投入时可能会产生很大的涌流,涌流对电力系统、电容器寿命以及设备安全等都会造成很大的冲击,严重时会导致继电保护误动作而造成事故。采用的低压智能电容器一次接线图如图1所示。根据补偿需求的不同,设计了分补电容器(电容器“Y”形接法)和共补电容器(电容器“△”形接法)。共

补电容器采用“二控三”开关配置,可以简化硬件,降低成本。图1(a)中三相开关S1、S2、S3依次在开关两端电压(相电压)为零时闭合投入电容器,在开关两端电压为峰值(此时流过开关的电流值为零)时依次断开以切除电容器。

图1(b)中,开关S2在开关两端电压(线电压)为零时投入电容器,线电流IAB

为零时切除电容器。开关S3在该相电压为零时闭合投入电容器,该相电压为峰值时断开,切除电容器。


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图1智能电容器一次设备接线示意图

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