Nuværende udviklingsstatus for reaktiv effekt kompenserende anordninger

De lavspændingsstrafkondensatorer, der i øjeblikket anvendes i kompenseringsudstyr, er alle metalliserede kondensatorer. Metalliserede kondensatorer er kompakte, kostnadseffektive og har selvhelbredende egenskaber, derfor er de blevet bredt anvendt.

Elektrodepladerne i metalliserede kondensatorer består af vakuumfordampede aluminiumsfolier med tykkelser i nanometerstørrelse. På grund af den ekstreme tyndhed af aluminiumsfolien, fordampes det omkringliggende aluminiumsfolie, når dielektrikummet oplever lokal gennemslag på grund af fejl, hvilket forhindrer kortslutningsfejl. Dette fænomen omtales som selvhelbredende effekt.

Elektrodeudtagningsprocessen for metalliserede kondensatorer indebærer at sprøjte en metallisk ledende lag på begge ender af kerneelementet efter opspolningen, hvorefter ledningstrådene loddes på det ledende lag. Da strømmen i elektrodepladen løber fra midten af elementet mod begge ender, og elektrodepladens aluminiumsfolie er ekstremt tynd med relativt høje resistive tab, er det derfor ønskeligt at opspolde kerneelementet i en kort og tyk form for at minimere de resistive tab. Omvendt set har den ekstremt tynde elektrodeplade af aluminiumsfolie begrænset mekanisk styrke, og en fast forbindelse kan ikke etableres mellem det endelige ledende lag og elektrodepladen. Når kerneelementet udsættes for ujævn deformation på grund af opvarmning, opstår lokal afbladning let mellem det endelige ledende lag og elektrodepladen, hvilket medfører fejl. Ud fra dette synspunkt er det at foretrække at opspolde kerneelementet i en slank form.

Metalliserede strømkondensatorer har to strukturelle typer: rektangulære og cylindriske. De centrale elementer inde i rektangulære kondensatorer er slanke og parallelt anordnede, hvilket gør dem velegnede til almindelige anvendelser. De centrale elementer inde i cylindriske kondensatorer er korte og tykke, forbundet i serie, hvilket gør dem velegnede til miljøer med alvorlige harmoniske forstyrrelser.

Det primære problem, der opstår under drift af metalliserede kondensatorer, er en reduktion i kapacitans. Alle metalliserede kondensatorer oplever et fald i kapacitans over tid på grund af selvhelbredelsesprocessen, selvom graden af fald varierer. Nogle kondensatorer af lavere kvalitet kan også opleve fejl, hvor den ledende lag i enden løsner sig fra elektrodepladen, hvilket resulterer i kapacitansreduktioner til halvdelen, en tredjedel eller endda nul af den angivne værdi. For kondensatorer fra samme mærke gælder, at jo større kapacitet en enkelt enhed har, desto længere er kernet og desto tykkere er dens diameter. Et længere element medfører øgede resistive tab, mens et tykkere element medfører et større ledende lagareal på endefladen og en større temperaturforskel mellem elementets indre og ydre, hvilket gør det ledende lag mere udsat for at løsne sig fra elektrodepladen. Derfor er det mindre pålideligt at bruge en enkelt stor kondensator frem for at bruge flere mindre kondensatorer i parallel. Metalliserede kondensatorer oplever færre kortslutnings- og eksplosionsfejl.

De tidligste reaktive effektkompensationskontrollere var baseret på effektfaktorstyring; disse kontrollere er stadig i brug i dag på grund af deres lave pris. Styring baseret på effektfaktor fører dog til problemet med svag belastningsoscillation. Eksempel: i en kompenseringsenhed er den mindste kondensatorvurdering 10 kvar, lastens induktive reaktive effekt er 5 kvar, og effektfaktoren er 0,5 induktiv. I dette øjeblik fører tilslåning af en kondensator til, at effektfaktoren bliver 0,5 kapacitiv; frakobling af kondensatoren får effektfaktoren til at blive 0,5 induktiv. Dermed vil oscillationsprocessen fortsætte i det uendelige.

Moderne reaktive effektkompensationskontrollere fungerer på grundlag af reaktiv effekt og kræver derfor en indstillingsfunktion, som tillader konfiguration af kondensatorvurderingen i kompenseringsenheden. Dette gør det muligt at skifte kondensatorer i henhold til lastens reaktive effekt og eliminerer dermed fænomenet med svag belastningsoscillation.

Med den løbende teknologiske udvikling er de ekstra funktioner i reaktiv effektkompenseringskontrollere blevet stærkt udvidet, herunder dataopbevaring, datakommunikation, harmonisk detektion, effektmåling og så videre. Kontrolelementerne har udviklet sig fra oprindelige små integrerede kredsløb til 8-bit mikrocontrollere, derefter til 16-bit mikrocontrollere, efterfulgt af 16-bit DSP'er og endelig til 32-bit mikrocontrollere. I øjeblikket er prisen på 32-bit mikrocontrollere faldet til lidt over 30 yuan per enhed, hvilket har minimal indvirkning på controllerens hardwareomkostninger. Deres ydelse er over 100 gange bedre end 8-bit mikrocontrollere. Den primære barriere for bred udbredelse er den høje tekniske udviklingskompleksitet.

Med den løbende udbredelse af reaktiv effektkompenseringsudstyr er integrationen af kompenseringsudstyr med andet udstyr blevet en uundgåelig tendens. For eksempel kombineres kompenseringsudstyr med målerkasser, switchkasser og lignende udstyr. Integrale udstyr kan reducere omkostninger, spare plads, minimere ledningsnet og mindske vedligeholdelsesarbejdet. Design og produktion af sådanne integrerede udstyr udgør ikke nogen tekniske udfordringer; dog på grund af mangel på ensartede standarder kan producenter kun organisere produktionen ud fra bestillinger.