电网传输电能过程中伴随着大量的无功损耗,严重影响电能传输效率,为此有必要对电网进行无功补偿,工业现场一般选择在低压侧安装无功补偿装置对无功功率进行补偿。无功补偿装置主要包括无功补偿控制器、投切开关和电容器。其中,投切开关性能直接影响无功补偿效果。课题来源于贵州新汇控有限公司与重庆大学合作的无功补偿项目。该项目要求解决现场实际投切电容器控制过程中存在的以下问题:投切控制操作急待优化;异常状态监测保护不到位;投切电容时间点控制不够准确等问题,针对上述问题,课题完成了以下工作:首先,对比了目前市面上常用的几种投切电容的开关,根据他们的结构特征和控制方式分析了他们的优缺点,进一步的分析了用户在工业现场投切电容器过程中的实际需求,提出一种接触器型过零投切电容开关装置的设计方案。针对开关操作性能优化与监测保护不到位,设计了信息采集指示模块和控制投切辅助模块,包括电流电压采集和实时显示、手动/自动控制模式的优化、共补/分补投切电容方式实时选择,异常状态监测及保护以及相应的系统电路和控制程序。然后,基于电容投切时间点不够准确原因的分析,设计了一种兼容高低电压输入的过零检测电路,该电路实现了对工作电压不需要变压的过零检测,仿真实验与计算验证了该过零检测电路相对于比较器电路的优势。分析建立了接触器动作时间预测模型,根据投切电容器的接线方式需要,设计了相应的投切控制策略,完成了电容器的准确过零投切。最后建立了相应的实验平台,并在电容器为三相共补接线方式的基础上进行了实验验证,结果表明所设计的开关装置基本保证了可靠稳定的运行。