郭德良
桂林电力电容器有限责任公司广西桂林541004
摘要：在电力行业中，低压智能电容器得到了广泛应用，具有补偿无功、提高功率因数的重要作用，并且在节能环保、使用寿命、生产成本控制各方面存在绝对优势，从而广受业内人士青睐。现阶段，低压智能电容器，在电力应用设计中占据重要地位。因此，本文将对低压智能电容器的应用与设计进行具体分析，以期电力行业的可持续发展。
关键词：低压；智能；电容器；应用；设计
在我国社会经济与科学技术高速发展背景下，人们日常生活及现代工业发展与电力行业发展有脱不开的关系，生产企业中，感性负载设备大量应用。与此同时，人们对电力行业供电质量也有了更高的要求，通过现代技术，以往三相用电不平衡问题得以解决，电力功率因数得以提高，功率因数低的情况下，线路上同时承载用电设备有用电流和无用电流，加上线路阻抗，线路有功损耗增加。由于存在无功电流，从而线路中实际电流大于有功电流，运行中损耗极大，将智能电容器或静止无功发生器安装到其中，能够有效解决上述问题达到高质量、低损耗效果。
1·低压智能电容器结构设计
低压智能电容器组成部分包括显示屏、主芯片、电源、通讯芯片、电容、磁保持继电器等等，在智能化模块化设计理念下，智能电容器应运而生。首先，通过MCU芯片或DSP芯片实现头切投切机制和各种头切投切策略，RS485通讯芯片可以为各电容器之间通讯传输提供条件，将两个智能电容器结合，它们之间形成自动自组网，在这里电容器形成各自唯一UID和完善的抢主机通讯机制，明确目标主机，其余智能电容器则视为从机，同时设计期间，可以结合智能电容器与无功补偿控制器综合分析，通过二者的通讯连接，所有智能电容器的投切逻辑将由无功补偿控制器控制，这时候无功补偿控制器作为主机，智能电容器从主机切换至从机[1]。
无论选择哪种组合方式，数据AD采样都由主机实现的，之后通过复式变换对电流电压的有效值、谐波值、功率、功率因数等参数进行计算，以无功功率智能电容器设备信息功率因数作为依据，开展综合分析判断工作，明确带投或带切电容是否合理。然后主机对各智能电容器设备信息进行读取，可以掌握智能电容器类型、容量、告警信息、自检信息等等，主机通过上述参数信息进行判断，可以提高判断结果准确性。
2·“过零投切”机制下低压智能电容器的应用
过零投切机制指的是，对电压过零点检测后，在合适时间闭合磁保持继电器，这时候，由于磁保持继电器触头电容测电压值不是零，并且某一相闭合后，电压数值会发生变化。因此，计算期间，应以此保持继电器过零点数值为依据，开展各项状态偏移角度的计算，在经过计算时刻点时闭合共补电容器[2]。同理，由于此保持器电气触头电容测电压值为零，进而可以在输入电压正弦波过零点时，直接闭合分布智能电容器。由于磁保持继电器触头两端存在电压差的时候，电流会存在于闭合触头中，并且涌流大小与触头两端电压差呈正比关系，一旦涌流过大，磁保持继电器触头将受损，甚至导致触头粘死，无法继续使用，从而低压智能电容器整体损坏，无法继续运行和工作，因此投切点的精准控制至关重要。
如果采用过零投机制，智能电容器应用期间，电容器每次切除再投入过程中，必须对智能电容器进行充分放电。在这样的前提下，再次过零投入，电容电压数值为零，从理论意义上来讲，投入期间磁保持出头触头两端电压差值为零，从本质上来看，无法准确找到绝对的过零点，只要将压差控制在合理范围内，又不会产生大的涌流，采用过零投入机制背景下，相同智能电容器切投，必须相隔一定时间后进行，使电容放完电后继续完成下一次投入。
3·“等压投、过零切”机制下低压智能电容器的应用
除了过零投切机制外，智能电容器期还可以采用等压投、过零切机制，二者存在一定差异，一种是计算过零点，一种是计算和检测等压点。等压投指的是，对磁保持继电器触头两端压值进行检测，进而准确找到等压点，在等压点闭合磁保持继电器触点，这样投入时的涌流得到有效控制，这样可以保护低压智能电容器，使其使用寿命得到延长。等压投原理应用中，程序运行不用考虑分补和共补电容器问题，可以不关注共补电容器切头某一相后，电压是否发生变化，等压点设计是智能电容器设计的重要组成部分，同时设计等压点检测回路，等压点检测可以通过二极管或差分电路设计进行，向CPU的I/O口接入等压点检测设施，之后I/O检测中断，这里工作人员需要做好操作期间，脉冲起始点和脉冲宽度记录工作，对脉宽中心点进行计算，为等压点分析和判断提供参考依据。由此可见，低压智能电容器准确在等压点投入时，投切涌流更小[3]。
其次，低压智能电容器另一设计要点就是，计算磁保持继电器的动作时间，自CPU控制输出I/O起，直至持保持继电器触点闭合有电流经过时，这里时间的计算必须精准，涌流的大小会受到误差数值影响。磁保持继电器动作时间计算过程中，需要利用CPU快速定时器进行计数，获取磁保持继电器动作时间和等压点后，下一周波等压点也可以精准找到，并且继电器在下一周波等压点闭合，这时投入产生涌流较小，智能电容器采用等压投机制，自身无需放电，可以进入下次投入。智能电容器采用等压投机制，节约了投切间隔时间，相对于采用过零头机制而言，投切具有连续性特点[4]。与此同时，流程更加简单，更容易找到和控制投切点，对于用电负载频繁变化这一情况，由于节省了投切间隔时间，不需要等待电容器放电，
从而智能电容器采用等压投机制，可以获取更加良好的无功补偿效果。
在一般情况下，低压智能电容器切除点，在交流输入电压过零点附近，由于过零点切除涌流更小，从而选择在这里，进而延长磁保持继电器触头和低压智能电容器使用寿命。只有在元器件磁保持继电器符合要求下，智能电容器才得以合理设计，在不同个体动作时间下，磁保持继电器也存在一定差异，但不作为主要项目研究。但是，磁保持继电器每次动作时间不宜偏差过大，如果存在大幅度偏差，那么值钱之前的计算和检测也将成为无用功，在磁保持继电器每次动作时间一致的情况下，才能够有效控制系统，使投切集中在等压点或过零点上，这样涌流相对较小，可以维持正常投切与其他工作。为了防止不同情况下，动作时间偏差过大，作业期间应做好记录工作，进而通过动作时间平均值，对投切点进行计算，预防由于投切偏差过大，而对投切效果和低压智能电容器正常工作造成影响。
总结语：
综上所述，随着科学技术的发展与进步，电力行业也呈现高速发展趋势，低压智能电容器得以研发和应用，它具有体积小、可靠性高、维护方便、使用寿命长、设计简单的特点与优势，与现代电力发展和电网行业相适应，能够满足其无功补偿要求，在电力行业中，低压智能电容器得到广泛应用。本文我们对低压智能电容器设计与应用进行了具体分析，以期为专业人员研究提供一些参考。
参考文献：
[1]胡忠林, 赵晓冬, 吴夕科. 智能电容器自动分配通讯地址的设计与实现[J]. 电力电容器与无功补偿, 2020(1):14-17.
[2]李茜, 李万军, 周莹. 智能化低压电容器投切方式的比较分析[J]. 现代科学仪器, 2019, 000(003):128-131.
[3]汤继东. 低压补偿电容器的投切及集中智能式电容器[J]. 电气工程应用, 2020(1):24-28.
[4]张晓燕, 弓腾飞, 熊超虎,等. 智能配电柜在低压配网中的应用[J]. 商品与质量, 2019, 000(019):210.