コンデンサ無効電力補償の切り替え方法

コンデンサ無効電力補償のスイッチング方式は、補償効果、機器の寿命、系統電力の品質を決定する重要な技術です。主な目的は、負荷の無効電力需要の変化に応じてコンデンサ バンクを迅速、正確、スムーズにオンまたはオフに切り替えて、「過剰補償」または「不足補償」を回避することです。-

 

以下に、主流の切り替え方法とその詳細な比較を示します。

1. 制御原理による分類

(1) 電圧-ベースのスイッチング

●原理：母線電圧を監視します。コンデンサは、電圧が設定された下限値を下回ると段階的にオンになり、電圧が設定された上限値を超えると段階的にオフになります。--

●利点：制御が簡単、低コスト。

● 短所: 間接的な無効電力規制。これにより、負荷が軽く無効需要は低いが電圧が低い（長い配線の終端）場合にコンデンサのスイッチをオンにするなど、誤動作が発生する可能性があります。これにより、過補償が発生して電圧が高くなり、またその逆も同様です。-電圧レベルが主な関心事となる状況に適しています。

● 用途: 初期の単純なデバイスまたは厳しい電圧要件を持つ特定のユーザー変電所。

(2) 力率-ベースのスイッチング

● 原理: システムの力率 (PF) を監視します。コンデンサは、PF が設定された下限値 (たとえば、0.92 遅れ) を下回るとスイッチがオンになり、設定された上限値 (0.98 遅れ) を超えるとスイッチがオフになります。

● 利点: ターゲットパラメータ (PF) を直接制御します。これは現在最も一般的に使用されている制御方法であり、補償結果を効果的に確保し、ユーティリティ要件を満たします。

● 短所: スイッチング発振が発生する可能性があります。たとえば、軽負荷では、最小のコンデンサ バンクのスイッチをオンにすると、PF が即座に「遅れ」から「進み」に変化し、コントローラが即座にスイッチをオフにし、サイクルが繰り返される可能性があります。

● 用途: 大多数の産業ユーザー向けの無効電力補償キャビネット。

(3) 無効電力-ベースのスイッチング

● 原理: システムの無効電力 (Q) をリアルタイムで監視します。-必要な無効電力が 1 つのバンクの容量を超えると、コンデンサ バンクがオンになり、それ以外の場合はオフになります。

● 利点: 最も正確な制御、優れた動的応答により、スイッチング発振を効果的に回避し、「必要なものだけを補償する」を実現します。

● 短所: コントローラーのアルゴリズムは比較的複雑で、コストが若干高くなります。

●用途：高い補償精度が要求され、負荷変動が頻繁な場合。多くの場合、「力率ベースのスイッチング」と組み合わせて使用​​されます（優先順位を設定可能）。

(4) 複合/統合スイッチング

● 原理: 上記の制御戦略の 2 つ以上を他の制約 (電圧制限、電流制限、高調波制限) と組み合わせます。たとえば、無効電力を主な基準として使用しながら、力率と電圧も監視し、すべての条件が満たされた場合にのみスイッチを実行します。

● 利点: 高いインテリジェンス、強力な適応性、最も安定した信頼性の高い動作。

● 短所: コントローラーが複雑で、慎重なパラメーター設定が必要です。

● アプリケーション: 最新のインテリジェント補償デバイス、アクティブ パワー フィルター (APF) / 静的バール ジェネレーター (SVG) との協調制御。

 

2. スイッチングデバイスによる分類 (速度と寿命を決定)

(1) 接触器スイッチ(メカニカルスイッチ) スイッチング

●方式：開閉器としてACコンタクタを使用。

● 利点: 低コスト、成熟した技術、簡単なメンテナンス。

● 短所:

応答が遅く (数百ミリ秒から数秒)、急速に変化する負荷を追跡できません。

高突入電流:投入中に定格電流の数十倍の突入電流が発生し、コンデンサやグリッドに影響を与える可能性があります。

寿命が限られている: 頻繁にスイッチを切り替えると機械接点が摩耗しやすくなり、過電圧が発生します。

頻繁な操作には適していません。

● アプリケーション: 負荷の変化が遅く (日次変動)、動的パフォーマンス要件がない状況 (ほとんどの商業および一般産業アプリケーション)。

AC コンタクタのモデルは次のとおりです。

型番	定格絶縁電圧(V)	定格電圧(V)	定格電流(A)	AC-6b以下 動作電流(A)	長期- 定格電流(A)	定格制御容量(kvar)
CJ19-25	690	230/400	25	17	25	12
CJ19-32			32	23	32	16
CJ19-43			46	29	43	20
CJ19-63			63	46	63	30
CJ19-95			95	63	95	44
CJ19-115			115	95	115	60
CJ19-150			150	115	150	80

 

(2) サイリスタスイッチ(ソリッドステート リレー) スイッチング

● 方法: 逆並列サイリスタ (SCR) を非接触電子スイッチとして使用します。-

● 利点:

ゼロクロス スイッチング: 電圧ゼロクロスでオンになり、電流ゼロクロスでオフになります。その結果、突入電流が最小限に抑えられ、スイッチング過電圧が発生しません。{1}

非常に速い応答（ミリ秒レベル、<20ms), enabling dynamic compensation.

長寿命で高周波動作が可能。{0}}

● 短所:

高コスト。

固有の損失（約 . 1W/A）には、ヒートシンクと場合によっては冷却ファンが必要です。

電圧および電流のサージに敏感です。

●用途：急激に変化する負荷の動的補償装置（溶接機、クレーン、圧延機）。

(3) 複合スイッチ

●方式：サイリスタとコンタクタを並列に使用します。サイリスタは動作時にゼロ交差スイッチングを実行します。導通が安定した後、コンタクタが閉じて定常電流が流れ、サイリスタはオフになります。-

● 利点: 突入電流なし、低損失 (定常状態でのコンタクタ両端の電圧降下が非常に低い)、コストの両方の利点を兼ね備えています。{0}

● 短所: 構造が複雑で、信頼性は 2 つのコンポーネント間の調整に依存します。

● 用途: 静的補償と動的補償の間の状況。現在広く使用されている、費用対効果の高いソリューションです。-

 

3. 補償応答速度による分類

● 静的補償: ゆっくりと変化するベース無効負荷を補償するために使用される、低速応答 (数秒以上) のコンタクタ スイッチングを使用します。

● 動的補償: サイリスタまたはハイブリッド スイッチ スイッチングを使用し、高速応答 (ミリ秒から数百ミリ秒) で、急速に変動する衝撃{0}} タイプの無効負荷を補償するために使用されます。

 

概要と選択に関する推奨事項

特徴	コンタクタのスイッチング	サイリスタスイッチング	複合スイッチ切り替え
スイッチング速度	遅い (秒)	非常に高速 (ミリ秒)	高速（数十ミリ秒）
突入電圧/過電圧	高い	最小限	最小限
損失	低い	比較的高い	低い
料金	低い	高い	中くらい
寿命	短い（機械式）	長さ	比較的長い
アプリケーションシナリオ	静的補償、安定した負荷	動的補償、急速に変化する負荷	準-動的補償、費用対効果の高い選択肢-

 

4. 選択ガイド:

● 負荷特性の定義: 負荷の無効電力の変動パターンが遅いか、ステップ状か、または変動が激しいかを分析します。-

● 補償目標の決定: 主な目標が力率要件を満たすこと、電圧の安定化、または高調波のフィルタのいずれであるか。

● 予算の評価: パフォーマンスとコストのバランスをとります。

● 一般的な選択: ほとんどの産業ユーザーには、jinneng ソリューションを使用してください。JKWF-32 無効電力補償コントローラ力率/無効電力+について複合スイッチスイッチング方式は、効率、速度、コストのバランスをとる主流の選択です。鋼の圧延や溶接などの極端な条件では、純粋なサイリスタ スイッチング動的補償デバイス、またはより高度な動的補償デバイスが使用されます。-SVGシステムが必要です。