中心議題：

• 電容補償裝置的投切開關方式和特點
• 晶閘管電子開關模塊的內部功能

解決方案：

• 過零觸發模塊
• 抑製過電壓阻容吸收裝置
• 保持晶閘管芯片良好的散熱

目前，國內的無功補償產品控製器普遍采用交流接觸器或可控矽作為開關元件來控製電容器的通斷。

wugongbuchangshidianlixitongyunxingdejibenyaoqiu。weilezaidianlixitongyunxingzhongjinxingwugongpingheng
，bixuduigezhongdianlifuhesuoxudewugonggonglvjinxingbuchang。wugongbuchangdefangfayoutiaoxiangjibuchanghedianrongqizubuchangdeng
，qizhongzuiweiyouxiaoheyiyushishideshizaikaojinfuhediandedifangjinxingjiudiwugongbuchang。youyuwugongbuchangguajiezaidianwangshangzhuyaoshitongguozidongtouruheqiechudianlidianrongqilaidadaobuchangxiaoguo，yinci，kongzhidianrongqitouqiedekaiguanyuanjianxingnengduizhenggezhuangzhidezhilianghewendingxingqizhefeichangguanjiandezuoyong。

1電容補償裝置的投切開關方式和特點

電容式補償裝置的投切開關主要有交流普通接觸器、帶預設電阻的專用接觸器和晶閘管電子開關等方式。

1.1普通交流接觸器

交流接觸器的價格低、通(tong)用(yong)性(xing)強(qiang)，但(dan)在(zai)用(yong)於(yu)電(dian)容(rong)器(qi)投(tou)切(qie)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)浪(lang)湧(yong)和(he)脈(mai)衝(chong)過(guo)電(dian)壓(ya)，有(you)時(shi)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)絕(jue)緣(yuan)擊(ji)穿(chuan)或(huo)接(jie)觸(chu)器(qi)觸(chu)頭(tou)燒(shao)損(sun)，容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)接(jie)觸(chu)器(qi)損(sun)壞(huai)，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)的(de)使(shi)用(yong)。

1.2電容投切專用接觸器

電(dian)容(rong)投(tou)切(qie)專(zhuan)用(yong)接(jie)觸(chu)器(qi)是(shi)在(zai)普(pu)通(tong)交(jiao)流(liu)接(jie)觸(chu)器(qi)的(de)主(zhu)觸(chu)頭(tou)上(shang)加(jia)裝(zhuang)了(le)限(xian)流(liu)阻(zu)抗(kang)器(qi)件(jian)，這(zhe)種(zhong)改(gai)進(jin)在(zai)電(dian)容(rong)器(qi)投(tou)切(qie)不(bu)頻(pin)繁(fan)時(shi)能(neng)起(qi)到(dao)一(yi)定(ding)作(zuo)用(yong)
，但(dan)其(qi)抑(yi)製(zhi)電(dian)容(rong)器(qi)湧(yong)流(liu)的(de)效(xiao)果(guo)並(bing)不(bu)理(li)想(xiang)。當(dang)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da)時(shi)


，其(qi)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)和(he)主(zhu)觸(chu)頭(tou)也(ye)常(chang)被(bei)燒(shao)損(sun)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)無(wu)功(gong)負(fu)荷(he)波(bo)動(dong)大(da)和(he)電(dian)容(rong)器(qi)投(tou)切(qie)頻(pin)繁(fan)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)往(wang)往(wang)僅(jin)為(wei)一(yi)年(nian)左(zuo)右(you)。因(yin)此(ci)，這(zhe)種(zhong)專(zhuan)用(yong)接(jie)觸(chu)器(qi)隻(zhi)適(shi)用(yong)於(yu)符(fu)合(he)基(ji)本(ben)平(ping)穩(wen)、三相電壓基本平衡的理想工作條件。

1.3晶閘管電子開關模塊

晶閘管電子開關充分利用了電壓過零觸發
、電流過零切除、開關無觸點、響應速度快等晶閘管特性
，可使電容上的電壓從零快速上升到額定工作電壓。而在斷開時
，晶閘管上的電流過零切除．可實現電容器投入無湧流、切除無過壓、投切無電弧的快速動態補償功能，故能較好地解決電容器投切時產生的暫態衝擊問題。但是
，晶閘管在導通狀態下存在較大的管壓降(1V左右)，故在工作時
，應考慮消耗功率和其產生和散發的大量熱量，而這會使運行和維護的成本加大。

1.4接觸器與晶閘管控製補償設備的性能比較

利用接觸器控製補償設備與用晶閘管控製方法來補償設備的性能比較如表1所列。


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2晶閘管電子開關模塊的內部功能

晶閘管電子開關模塊主要包括反並聯晶閘管、過零檢測觸發模塊、抑製過電壓的阻容吸收裝置和散熱裝置。

2.1過零觸發模塊

由(you)於(yu)切(qie)除(chu)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)上(shang)一(yi)般(ban)都(dou)有(you)剩(sheng)餘(yu)電(dian)壓(ya)，而(er)電(dian)容(rong)器(qi)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)不(bu)能(neng)突(tu)變(bian)

，因(yin)此(ci)，當(dang)係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)容(rong)器(qi)殘(can)壓(ya)的(de)差(cha)值(zhi)較(jiao)大(da)時(shi)，觸(chu)發(fa)晶(jing)閘(zha)管(guan)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)，而(er)可(ke)能(neng)直(zhi)接(jie)損(sun)壞(huai)晶(jing)閘(zha)管(guan)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)動(dong)態(tai)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)
，同(tong)時(shi)又(you)保(bao)證(zheng)投(tou)切(qie)無(wu)衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)檢(jian)測(ce)電(dian)容(rong)器(qi)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)。隻(zhi)有(you)當(dang)兩(liang)者(zhe)大(da)小(xiao)相(xiang)等(deng)、極性相同時，才能瞬時投入電容。因此需要加裝過零觸發模塊。目前，從晶閘管兩端取得過零信號的典型觸發電路是MOC3083。MOC3083芯片內部有過零觸發判斷電路，它是為220V電網電壓設計的專門芯片，其芯片的雙向可控矽耐壓為800V。在4、6兩端電壓低於12V時，如果輸入觸發電流，其內部的雙向可控矽導通。圖1所示是用在380V電網的TSC電路上串聯兩隻MOC3083的過零觸發模塊的內部電路圖。



事實上，在非過零觸發時，其電流衝擊往往能達到穩定值的3倍以上
，而當過零觸發時，其電流衝擊一般僅為穩定值的1.5倍，而其電容電壓衝擊僅為穩定值的1.15倍。

2.2抑製過電壓阻容吸收裝置

模mo塊kuai過guo壓ya保bao護hu一yi般ban也ye可ke采cai用yong阻zu容rong吸xi收shou法fa。對dui於yu持chi續xu時shi間jian較jiao短duan
，能neng量liang不bu大da的de過guo電dian壓ya，一yi般ban可ke在zai模mo塊kuai兩liang端duan並bing聯lian阻zu容rong吸xi收shou電dian路lu，用yong吸xi收shou電dian容rong把ba過guo電dian壓ya的de電dian磁ci能neng量liang變bian成cheng靜jing電dian能neng量liang存cun貯zhu起qi來lai。而er用yong吸xi收shou電dian阻zu不bu但dan可ke以yi防fang止zhi電dian路lu振zhen蕩dang，還hai可ke限xian製zhi晶jing閘zha管guan導dao通tong時shi電dian容rong放fang電dian所suo產chan生sheng的de開kai通tong損sun耗hao和hedi／dt值。並聯在晶閘管開關模塊的RC值可參考表2。



需要說明的是
，阻容吸收電路中的電容應采用交流電容器

，其輸入電壓為380V時
，應采用630V，輸入電壓為220V時
，則可采用500V的電容耐壓。

2.3散熱裝置

晶閘管開關模塊在運行過程中
，其晶閘管芯片的結溫將升高。為了使結溫維持在125℃最高額定值以下，必須使用散熱器。而且，散熱條件的好壞，也直接影響模塊的安全

、穩定和可靠運行。目前
，散熱方法有水冷、風冷(強迫和自然風冷)和熱管冷卻等方法。這裏簡要介紹風冷散熱器的選擇方法。[page]

晶閘管開關模塊的主電路由二個反並聯晶閘管組成。根據模塊內單個晶閘管的通態平均電流IT(AV)、通態峰值電壓VRM、模塊接觸熱RTHCH
、以及平均功率(PT(AV)=0.85VRMIT(AV)，即可計算出散熱裝置的熱阻RTHCA：


式中：TVJ為晶閘管的最高結溫(125℃)，RTHJC為結到散熱板的熱阻。

求出散熱器熱阻RTHCA後，再選定相應的散熱器的型號規格(DXC-450DXC-616DXC-573)，事實上，散熱器的熱阻應比計算的熱阻小，即：




若一個散熱器上裝有幾個模塊，則可將∑PT(AV)=nPT(AV)代人式(3)
，並求出∑PT(AV)，然後再選定散熱器。根據可選散熱器的熱阻值(或散熱器的熱阻曲線)即可選定合適的散熱器長度。

在無功補償實際應用中，可將晶閘管電子開關模塊用在TSC低壓無功補償以替代接觸器，這樣，就可以在開關電壓過零時投入補償電容量，從而避免了衝擊電流的產生和瞬間電網電壓的波動。圖2所示是其工作波形圖。



通過對低壓無功補償裝置兩種投切開關的分析與比較，可以看出，晶閘管電子無觸點開關不但具有過零投切湧流小、wuguodianyadengyoudian，erqiekeyijiejuegongzuoshidesanrewenti。zaishijigongzuozhong，qicaozuoshoumingjihushiwuxiande，keyipinfantouqie，erqietouqieshikekeyijingquekongzhi，yinci，nengshixianwuguoduguochengdepingwentouruheqiechu，qidongtaixiangyingshijianjinwei0.01～0.02s，因而是電容投切比較理想的開關。