低压无功补偿柜的设计改进
2022-06-20
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目前无功补偿柜的设计基本上是基于负载侧特性是线性的假设，不能完全满足各种负载特性的需要。通常，采样信号取线电压和相电流之间的相位差。电容器柜的投切只受电压限制，功率因数是投切阈值，是不完善的。缺乏电容器投切后电压和无功功率变化的动态预算，作为反馈信号输入控制器，避免投切振荡。
目前无功补偿柜设计中存在的问题
1、不考虑电容器在通断时产生的浪涌电流，交流接触器容易起弧。在以谐波污染为主要原因的配电网中，控制器不设置约束条件，仅将过电压作为保护条件，无法满足当前电网中的各种运行工况。
2、电容选择不当，相当一部分无功补偿柜仍然使用油浸电容，没有预充电电阻，电容内部没有安全保障；在电路设计中，忽视了对电容器的保护，相当一部分补偿柜仍然使用空气开关，使得电容器出现故障时无法及时切断电路，造成短路事故，发生火灾，甚至烧毁整个配电柜。
3、无功补偿柜设计存在严重缺陷，忽视通风设计导致电容器长期在规定温度以上运行，大大降低了电容器的使用寿命；柜内的母线、开关、接触器、电容、电感等设备没有有效隔离。当电容器爆炸时，会产生大量的电尘团，导致故障扩大，甚至电气火灾。
针对目前市场上无功补偿柜设计中存在的问题，探讨改进PFC柜的设计。
1、电容器的选择：选择能承受至少100 *浪涌电流和高1级电压的电容器，更高的电压水平和浪涌电流电阻可以使电容器在存在谐波的情况下具有更长的寿命。选择节能环保的干式电容器，由于采用了自愈和分段薄膜技术，电容器具有预充电电阻和内置保险，可以使电容器的灾难性损坏变得渐进或自愈。不能选择油浸式电容器，不利于环保，有火灾风险。
2、电容器的保护：检查电源侧的电能质量，确认是否在可接受的范围内。如果超出范围，建议使用带失谐的补偿柜，防止系统电容谐振。
3、无功补偿柜的设计：不排除某个电容会爆炸或起火，因为无论什么品牌/型号，任何好的保护功能都可能失效。发生短路时，铜和金属汽化时会膨胀22000倍，所有这些气体和热量都会迅速膨胀。因此，设计合理的配电盘、隔离、通风、电容器装配方法和IP防护等级是非常重要的：电容器和电抗器应相互隔离，两者都应与接触器、熔断器隔离开关、电缆、木筏等隔离。同时应隔离每个机柜，以限制每个机柜中的故障。
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