Huidige ontwikkelingsstatus van reactieve vermogenscompensatieapparatuur

De laagspanningsvermogenscondensatoren die momenteel worden gebruikt in compensatieapparatuur, zijn allemaal gemetalliseerde condensatoren. Gemetalliseerde condensatoren zijn compact, kostenefficiënt en beschikken over zelfherstellende eigenschappen; daarom worden zij breed toegepast.

De elektrodeplaten van gemetalliseerde condensatoren bestaan uit vacuümverdampte aluminiumfolies met diktes op nanometerschaal. Vanwege de extreme dunheid van de aluminiumfolie, wordt de aluminiumfolie rond het defect verdampt wanneer de diëlektrische film lokaal defect raakt, waardoor kortsluiting wordt voorkomen. Dit verschijnsel staat bekend als het zelfherstellend effect.

Het proces van het afleiden van elektroden bij gemetalliseerde condensatoren omvat het besproeien van beide uiteinden van het kern-element met een metalen geleidende laag na het wikkelen, gevolgd door het solderen van de aansluitdraden op de geleidende laag. Aangezien de stroom van het elektrodeplaat vanuit het midden van het element naar beide uiteinden loopt, en het aluminiumfolie van de elektrodeplaat zeer dun is met relatief hoge ohmse verliezen, is het daarom wenselijk om het kern-element in een korte, dikke vorm te wikkelen om de ohmse verliezen zo klein mogelijk te maken. Omgekeerd is de mechanische sterkte van het zeer dunne aluminiumfolie van de elektrodeplaat beperkt, waardoor geen vaste verbinding kan worden gemaakt tussen de eindgeleidende laag en de elektrodeplaat. Wanneer het kern-element ongelijkmatig vervormt door verwarming, ontstaat er gemakkelijk lokale afscheiding tussen de eindgeleidende laag en de elektrodeplaat, wat tot storingen leidt. Vanuit dit perspectief is het wenselijker om het kern-element in een slanke vorm te wikkelen.

Metalliseerde vermogenscondensatoren hebben twee constructietypes: rechthoekig en cilindrisch. De kernonderdelen in rechthoekige condensatoren zijn slank en parallel geschikt, waardoor ze geschikt zijn voor algemene toepassingen. De kernonderdelen in cilindrische condensatoren zijn kort en dik, in serie geschakeld, waardoor ze geschikt zijn voor omgevingen met ernstige harmonischen.

Het belangrijkste probleem dat tijdens de werking van metallische condensatoren optreedt, is een afname van de capaciteit. Alle metallische condensatoren ervaren een afname van capaciteit in de tijd door het zelfherstellend proces, hoewel de mate hiervan varieert. Sommige condensatoren van lagere kwaliteit kunnen ook storingen vertonen waarbij de eindgeleidende laag loskomt van de elektrodeplaat, wat resulteert in een capaciteitsafname tot de helft, een derde of zelfs nul van de aangegeven waarde. Voor condensatoren van hetzelfde merk geldt: hoe groter de capaciteit van een enkele eenheid, hoe langer het kernelement en hoe dikker de diameter. Een langer element leidt tot hogere ohmse verliezen, terwijl een dikker element een groter geleidend oppervlak op het uiteinde veroorzaakt en een groter temperatuurverschil tussen binnen- en buitenkant van het element, waardoor de geleidende laag gemakkelijker loskomt van de elektrodeplaat. Daarom is het gebruik van één enkele hoogcapacitieve condensator minder betrouwbaar dan het parallel schakelen van meerdere kleinere condensatoren. Metallische condensatoren vertonen minder kortsluiting- en explosiefouten.

De eerste reactieve vermogenscompensatiecontrollers waren gebaseerd op arbeidsfactorregeling; deze controllers worden vandaag de dag nog steeds gebruikt vanwege hun lage kosten. Een regeling op basis van arbeidsfactor leidt echter tot het probleem van oscillatie bij lichte belasting. Voorbeeld: in een compensatieapparaat is de kleinste condensatorwaarde 10 Kvar, het inductieve reactieve vermogen van de belasting is 5 Kvar en de arbeidsfactor is 0,5 achter. Op dit moment zorgt het inschakelen van een condensator ervoor dat de arbeidsfactor 0,5 voorijlend wordt; het uitschakelen van de condensator zorgt ervoor dat de arbeidsfactor opnieuw 0,5 achterijlend wordt. Als gevolg hiervan zal het oscillatieproces oneindig doorgaan.

Moderne reactieve vermogenscompensatiecontrollers werken op basis van reactief vermogen en vereisen daardoor een instelfunctie waarmee de condensatorwaarde in het compensatieapparaat kan worden geconfigureerd. Hierdoor kan het schakelen van condensatoren gebeuren op basis van het reactieve vermogen van de belasting, waardoor het verschijnsel van oscillatie bij lichte belasting wordt geëlimineerd.

Met voortdurende technologische vooruitgang zijn de aanvullende functies van reactieve vermogenscompensatiecontrollers steeds verder uitgebreid, waaronder gegevensopslag, gegevenscommunicatie, harmonische detectie, vermogensmeting, enzovoort. De controlecomponenten zijn geëvolueerd van initiële kleine geïntegreerde schakelingen naar 8-bits microcontrollers, vervolgens naar 16-bits microcontrollers, gevolgd door 16-bits DSP's, en uiteindelijk naar 32-bits microcontrollers. Momenteel is de prijs van 32-bits microcontrollers gedaald naar slechts iets meer dan 30 yuan per stuk, wat een minimaal effect heeft op de hardwarekosten van de controllers. Hun prestaties zijn meer dan 100 keer beter dan die van 8-bits microcontrollers. Het belangrijkste obstakel voor wijdverspreide adoptie is de hoge technische ontwikkelingscomplexiteit.

Met de voortdurende verspreiding van blindvermogenscompensatie-apparatuur is de integratie van compensatie-apparatuur met andere apparaten onvermijdelijk geworden. Bijvoorbeeld de integratie van compensatie-apparatuur met meetkasten, schakelkasten en vergelijkbare apparaten. Geïntegreerde apparaten kunnen kosten verlagen, ruimte besparen, vermindering van bedrading en onderhoudsinspanningen. De ontwikkeling en productie van geïntegreerde apparaten brengen geen technische uitdagingen met zich mee; echter, door het ontbreken van een uniforme normen, kunnen fabrikanten slechts op basis van orders de productie organiseren.