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摘要：本文针对交流接触器以及固体继电器的开关特电机进行分析，提出了低压无补偿电容投切装置，相关分析如下。
关键词：低压；无功补偿；电容投切装置；设计研究
引言：
从电力系统的运行特点来看，低压配电网络在运行中会产生大量需要补偿的感性无功负荷。这些负荷若没有得到及时的补偿就可能影响电压的质量，对整个线路的网络损耗量增大。针对此，设计人员需要充分考虑供电量质量，采用节能的设计并充分考虑设备的容量，降低线损，提升无功补偿效果。
针对无功补偿问题，电力生产也多采用接触器、断路器装置来实现电容投切，虽然经过并联的电容器装置运用广泛，但是因为开关的触头容易受到电弧作用的影响发生损坏。值得注意的是，我国以往采用的自动投切电容器无功补偿装置损耗率较高，不能够满足现代电力生产的客观需求。针对此，本文结合复合开关的交流接触器和固态并联进行研究，设计出了一个兼有固态继电器过零投切低流量、无过电压以及导通容量大、无功消耗的开关，相关设计分析如下。
1.简述机械式的投切开关特点
因为无功补偿器的投切种类较多，受到投切平稳度和使用寿命的影响，无功补偿器的种类包括了机械师和无触点开关几种类型，这些产品各有优缺点。首先，传统的低压无功率补偿装置都需要交流接触器来完成电容器的投切作用，其属于一种静态补偿装置，间距压降小，闭合电阻小，不会诱发波形畸变且耗能不高，兼具导通容量大等特点。但是在实际的生产运行中也暴露了一些缺点[1]；（1）开关的速度问题，开关的速度慢，不可以快速跟进负载无功功率的变化影响，且对于变化快速的无功电流也存在运行问题，如接触器来不及转换动作，切换装置，因此可能出现补偿不匹配的问题，无法发挥功率无功补偿的时效性作用；（2）投切电容器的冲击影响，投切电容器的使用可能存在问题，或可影响机电的正常运作，会直接装置的使用寿命。为了减少烧焊的问题，很多技术人员会降低投切频率，这也会减少补偿的精准性，整个补偿的响应反应也会随之降低；（3）冲击电流对电网电流的波动影响。切换电容后产生的冲击电流会影响电网电压的稳定性，直接干扰整个电力系统的供电质量，威胁整个弱电设备的稳定运行。（4）冲击电流的运行会直接影响一次投入电容值，且冲击电流也会干扰电容的整体性。如很多设计人员会将电容值化整为零，多次投入，这种方式会增加触电器的设置，增加成本。（5）触电器使用会有噪音，因为触电器工作会伴随噪音，针对此设计人员为了降噪会减少动作次数，进而影响补偿效果[2]。可见，该装置无法满足补偿装置的快速、安全可靠的动作要求，实用性不强。
2.分析电子式无触点开关
在大功率电子器件和计算机控制系统的发展下，电容器投切的过压、电弧过大的问题都得到了人们的关注。电子式无触点开关也成为了大众关注的重点。目前晶闸管电子开关和固态继电器最为常见[3]。
首先，从实际的电力生产体系来看，晶闸管电子的开关动作快，而且不会产生电弧，不会受到时间的影响，且控制功率不大，优点突出；但是也存在剩余电压不能突变，需要增设辅助电路，存在较多的缺点，与此同时，晶闸管在电容电流过零的时候会被切断，此时电容器电流的电压达到最高值，而晶闸管断开后整个投切装置都不能够起到作用，无法输出无功功率。
其次，固态继电器可以将晶闸管和触发电路封装成一个整体，进而实现零电压开通和零电流闭关断的特点，适合低压电容器的投切功能，装置的可靠性较强。但是固态继电器也存在导通后管压降大，损耗发热量多的问题，也限制了其电容投切的稳定运行[4]。
3.机电复合开关的设计
针对以上分析可知，单独使用电磁交流接触器、电力电子开关都存在运行问题，为了让低压无功补偿装置的性能稳定，可考虑采用机电负荷开关装置，兼容交流接触器和固态继电器的优势，最终让无功补偿装置得到稳定运行。
3.1复合开关的构成分析
单项补偿和三相补偿都是电容器的无偿补偿装置，目前系统采用的开关相数也较多，而且机械式接触器不可以精准实现开关量端电压过零闭合，但是固态继电器可以实现这一功能，因此可以将二者的优势结合在一起，实现电容投切，构成机电一体化复合开关。
3.2复合开关的设计途径
目前可以针对不同期间的暂态、稳态度两种情况来确定电容投切的运行状态以及生产特点，若电子开关没有接触特性，可以采用固态继电器投切以及暂态方式实现分断电流、抑制涌流实现快速投切[5]；交流触电器在实现可靠闭合时候，整个主触点的电阻娇小，降压小且功耗小，工作安全性高，也可以让装置在工作中如电容投入和切除前的稳态作用中，提供无功能量的主通道作用。
3.3复合开关的动作过程分析
针对电容器的动作进行分析，可以先接入固态继电器，接触器经过延时处理后再切除固态继电器，实现电容器投切；投切行为发生前也要先保证固态继电器得到充分导通，后延时断开，经过再次延时后，就可以断开固态继电器，该方法也能解决电流过重的电容器投切问题。为了有效满足这一个理想的工作状态，电子开关盒接触器开关都应当保证时序的要求，科学设置复合器的开关，并做好高电平控制，保证命令为低电平时候结果有效，因为交流接触器采用电平有效现实法，可以表示开关的开闭情况。
在实际的运行中，原始固态继电器的等待电压为零，接收到复合开关的指令后也需要经过一段时间的延时处理，有且仅有足够的导通时间才能够让交流接触器闭合、而交流接触器也需要接受到固态继电器的指令完成导通，响应复合开关的切断要求。一段时间后，整个电流过零的固态继电器开关也因此断开。
可通过复合开关模式来满足电容器的投切要求，如可以有效规避交流接触器以及固态继电器的问题，是投切电容器最理想的开关，在运行时入口和测量以投入的电容器组合，并确定需要投入的电容组合情况，
系统接受到信息后会自动切断电容器SSR，同时也会因如新的电容器导通；经过延时处理后，原组合电容器CJ可以控制新组合断开和重新组合，还能够重新投入CJ；不过需要经过再次延时才能够控制原组合的电容器SSR关闭、断开，最终实现SSR断开程序。
4.结语
综上所述，对低压无功补偿装置投切开关分析比较可知，通过融合机械交流接触器、电子无接触开关的各个优势融合固态继电器过零投切用量要求以及过电压要求，可选择使用机电复合开关。该装置的优点突出，有接触器主触点导通容量控制以无功耗的优点，是一种较为理想的电容投切开关，运用价值显著，可建议推广。
参考文献：
[1]姚霞，刘建华，陈斌，王素梅.低压TSC无功补偿装置投切策略优化设计[J].电力电容器与无功补偿，2016，37（06）：144-149.
[2]王辉.低压无功补偿装置中各电容投切开关性能研究[J].科技创新与应用，2014（24）：180.
[3]王勇.低压无功补偿电容投切装置原理及性能[J].电气制造，2013（12）：41-42.
[4]蒋晓刚.低压无功补偿电容投切装置的性能比较及选型[J].江苏电器，2008（05）：62+64.
[5]薛明琪，徐洪.低压无功补偿投切电容装置选用探讨[J].电气应用，2007（11）：142-144.
[6]王玲，程汉湘.低压无功补偿电容投切装置的设计[J].现代电子技术，2007（22）：143-144.