新型DTSC系列無觸點無功補償裝置

李偉華，趙曉君，李亞娟

（1. 哈爾濱軸承集團公司 動能供應公司，黑龍江 哈爾濱 150036；2. 哈爾濱泰來推力軸承有限公司，黑龍江 哈爾濱150036；3. 哈爾濱軸承集團公司 南直軸承分廠，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

眾所周知，采用無功補償裝置是改善電網質量，提高功率因數的有效的方法。在無功補償裝置的投切方式上，大致可分為兩種方式，即采用交流接觸器投切和采用無觸點開關投切。目前，對無功的補償大多采用交流接觸器作為投切開關，通過控制投入電容器組的數量對電網進行補償。由于受到接觸器操作頻率、使用壽命等因素影響，還存在很多不盡如人意之處：一是投切速度慢，如電焊機，工作周期才0.25秒，期間還有幾十秒的停頓，而無功也是無規則的變化，這種以接觸器作為投切開關的補償裝置投切速度很難與負荷變化的速度相適應，造成系統功率因數不穩定；二是投切浪涌電流大，較大的操作過電壓造成電容器過電壓或過電流；三是對快速頻繁波動的沖擊性負荷產生的無功功率不能有效補償，不能解決這種負荷所帶來的電壓不穩定及快速變化。

隨著電力電子技術的發展，大功率器件已被廣泛應用于工業自動化的設備和系統中。尤其是可控硅在交流調壓、開關等方面被廣泛采用，從而為動態無功補償器的全面發展奠定了技術基礎，DTSC系列動態無功補償裝置就是在這種條件下發展起來的新型無功補償裝置，其響應時間小于20ms，投切次數沒有限制，極大的提高了系統的動態響應性能。

2 DTSC系列動態無功補償裝置

該裝置主要由HF-100補償控制器、可控硅開關閥組、L-C濾波電容器組及相應的電器元件組成。

2.1 HF-100補償控制器

該裝置的控制核心采用高速工業級DSP芯片，指令執行周期為6.67ns，能夠滿足系統對快速性的要求，能夠根據電網參數實時監測并計算無功功率和電壓控制要求自動輸出投切和調節信號，自動補償無功功率，不需要人工干預，HF-100 補償控制器特點：

（1）設計相對獨立的控制與監測保護模塊，使動態無功補償成套裝置實現瞬時投切控制。相關電能質量、配電參數可現場監控及在線遙測、遙控。同時具有過壓欠壓、三相不平衡、溫度等數字化保護功能。

（2）智能瞬時投功控制：采用前饋式信號采集，以負載的實時無功功率為投功物理量，應用瞬時無功控制理論及網壓支持算法，在20ms內完成信號數據采集、計算和控制輸出。

（3）在線電能質量監測：采用高速信號處理器DSP作為CPU，支持浮點數操作與單周期指令，采用FFT算法精確檢測計算各項參數(電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、頻率)；可存儲記錄整點數據、累計數據及各種事件，數據存儲時間180天以上；配置多種通訊規約，實現遠程在線監測、瀏覽和設置。

（4）數字保護：過壓欠壓保護、溫度控制保護、斷電保護、缺相保護、不平衡保護及過流和短路保護等數字化的保護功能。

2.2 可控硅開關閥組

這種補償裝置采用可控硅作為電容組無觸點投切開關，投切過程無涌流、無沖擊、無過壓，不引入暫態諧波。投切速度快，在20ms內完成L-C濾波器組的投切。

2.3 L-C濾波器組

電容濾波器組采用高通、帶通組合式結構。電容器采用專業廠制造的真空浸、阻燃、防爆、自愈、濾波電容器、基波電流與諧波電流比大于1：2.5。

3 DTSC系列動態無功補償裝置特點

3.1 跟蹤速度快

該裝置能快速跟蹤電力系統無功變化，實現動態響應投切，裝置總動態響應時間<20ms，20ms內實現信號數據的采集、計算和控制輸出，完成L-C濾波器組投切響應。

3.2 適用負載種類多

根據負載的實際情況，可分類進行不同種負載的補償。按對象的平衡關系，可分為三相共補、三相分補及混合補償；按主電路拓撲關系，可分為星型連接、角型連接及混合連接；很據不同的電壓又可分為不同的電壓等級。

3.3 結構設計合理

采用獨立風道設計，晶閘管散熱均勻，冷卻風力集中，強度大，有效提高晶閘管散的散熱效果。結構簡單，元件緊湊，安裝維護方便，防護措施充分。

4 DTSC系列動態無功補償裝置應用領域

4.1 機械、煤炭、化工、造船等重工業負載

機械、煤炭、化工、造船等重工業負載負荷變化較快，電壓波動大，功率因數低，要求補償速度快。采用DTSC系列動態無功補償裝置能夠快速準確的補償系統無功，提高功率因數，穩定系統電壓。減少用電費用，杜絕電費罰款現象，減輕企業負擔。

4.2 區域變電站及箱式變電站

DTSC系列動態無功補償裝置采用柜式安裝，可方便的安裝在箱變系統中，能夠快速準確的補償系統無功，提高功率因數，穩定系統電壓，可以在不增容的情況下，滿足更多用戶對電能的需求。

5 結束語

通過分析工廠供電過程中損耗的原因，找到了節能降耗的途徑和方法，從而為企業節約用電，提高經濟效益奠定了技術基礎，具有很高的實用價值。