作者：南余榮 李剛 魯聰達 鐘德剛 鮑衛兵

        摘　要： 介紹了一種基于單片機PIC16C61并應用于低壓電容無功補償的復合開關,該復合開關與接觸 器、 固態繼電器相比，具有投入浪涌電流小，工作時無損耗等優點，文中分析了這種復合開關的 工作原理以及各種電壓波形。同時介紹了他在低壓無功補償中的應用。理論和實驗都證實了 這種新型復合開關是具有廣泛應用前景的電器產品。

        關鍵詞：復合開關；無功補償；應用；單片機��

        1　用于低壓電容無功補償的各種開關應用情況

        在用電設備中，存在著大量的感性負載（如電動機），這些感性負載在消耗有功功率的同 時，也占用了大量的感性無功功率，由于無功功率虛占了設備容量、增大了線路的電流值， 而線路的損失與電流的平方成正比。因此，無功功率必須予以補償。為了提高功率因數，一般企事業單位用電容器的容性進行無功補償。在補償地點上可采取變電所集中補償、分區域 集中補償、分散就地補償、分散與集中相結合等，在補償方式上可分為手動補償和自動補償 。由于補償地點和方式關系到節電效果，關系到設備投資，關系到設備運行安全與維護，因此，必須因地制宜地加以選擇。目前，電力電容器的投切開關有以下3種：

        1)普通接觸器

        電容器的電流與電容電壓對時間的微分成正比,當接觸器投入時,電容器上的初始電壓與電 網電壓在一般情況下不相等,最大壓差可達1.4倍的額定電壓以上,當巨大的壓差突然加到電容器兩端使電容器的電壓發生突變時,則通過接觸器和電容器電流將高達10倍以上的額定電流。這種浪涌電流有多種危害：一方面，在接觸器觸點處產生火花，使觸點粘住、無法分斷而損壞；另一方面，縮短了電容器的使用壽命；再者，對電網的巨大沖擊而產生了干擾，可能使其他電子設備無法正常工作。

        2)帶預投電阻的專用接觸器

        這類接觸器整體體積較大，事實上在工作時也沒有真正解決浪涌電流問題，同時，由于與接觸器觸點配合不理想使電阻發熱而損壞的現象時有發生，所以，這類接觸器并不是理想的電容投切接觸器。

        3)過零觸發固態繼電器

        交流繼電器的內部往往用2個單向可控硅反并聯或雙向可控硅構成,用于電容投切無功補償時的工作原理是這樣的：當固態繼電器接到投切信號時，還要判別觸點兩端的電壓是否接近于零電壓，一旦等待到兩端壓差接近零電壓時，則開關閉合，投入工作；當固態繼電器接到切斷信號時，則可控硅自然關斷，即電流為零時關斷。從上面的分析可以看出，用于低壓電容投切的固態繼電器在投入和切斷時的工作狀態非常理想，但他存在著一個致命的缺陷工作過程的發熱和諧波問題，這就限制了他在電容投切領域的進一步推廣。

        2　復合開關的工作原理

        電容無功補償分為單相補償和三相補償，采用的開關相數也分為兩種。無論是單相投切開關還是三相開關，機械式接觸器不可能較準確地做到開關兩端電壓過零時閉合，在電流過零時切斷，而固態繼電器卻能做到這一點。相反，在開關閉合工作時，固態繼電器產生損耗和電壓電流諧波，而機械式接觸器卻能避免這些問題。因此，吸取固態繼電器和接觸器的優點將是最佳的選擇。也就是希望電容無功補償的投切開關在投入和切斷瞬時利用（雙向）可控硅的特性，在平時閉合工作時利用機械觸點接觸電阻極小的特性，構成了可控硅和繼電器（接觸器）并聯工作的開關即復合開關。

        為了達到理想的工作狀況，可控硅和繼電器的開、斷有時序要求，假設復合開關的投入命令高電平為有效，則切斷命令為低電平有效；開關（可控硅、繼電器）閉合用高電平有效表示，則開關斷開用低電平有效表示，其各信號動作時序如圖1所示。

        在圖1中Δt1為復合