楊(yang)雲
安科瑞微(wei)電(dian)網 江(jiang)蘇(su)江陰(yin) 202207
摘要：分(fen)析智能集成(cheng)式(shi)電(dian)力電容的工(gong)作原(yuan)理及功(gong)能(neng)，結合(he)山東環(huan)保材(cai)料(liao)制(zhi)造(zao)廠(chang)配(pei)電(dian)現狀，選擇經(jing)濟(ji)可靠的方案(an)，智能電容過零投(tou)切與低(di)功(gong)耗，解(jie)決了(le)繼(ji)電(dian)器投(tou)切產生湧流(liu)的問題；接(jie)線簡單，擴(kuo)容方(fang)便(bian)，解(jie)決無(wu)功(gong)補(bu)償櫃(gui)內(nei)空(kong)間不足、補(bu)償容量(liang)不足的問題；帶(dai)有通訊(xun)功能(neng)可(ke)傳(chuan)輸後臺，解(jie)決了(le)補(bu)償配(pei)電(dian)分(fen)散管(guan)理(li)、故障(zhang)報(bao)警(jing)不及時(shi)的問題。
關鍵(jian)詞(ci)：低(di)壓(ya)智能電力電容器(qi)，無(wu)功(gong)補(bu)償，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)
0概(gai)述
對於電(dian)力系統(tong)中的供電(dian)部(bu)分(fen)，提(ti)供(gong)電(dian)能(neng)的發電(dian)機(ji)是按要求的額(e)定(ding)電(dian)壓(ya)和額(e)定(ding)電(dian)流(liu)設(she)計(ji)的，發電(dian)機(ji)長期運(yun)行(xing)中，電壓和電流(liu)都(dou)不能超過額(e)定(ding)值(zhi)，否(fou)則會(hui)縮(suo)短(duan)其使(shi)用(yong)壽命，甚至損壞(huai)發電機(ji)。由於(yu)發(fa)電(dian)機(ji)是通(tong)過額(e)定(ding)電(dian)流(liu)與額(e)定(ding)電(dian)壓(ya)之(zhi)積(ji)定額(e)的，這(zhe)意(yi)味著當(dang)其接(jie)入(ru)負(fu)載(zai)為(wei)電(dian)阻(zu)時(shi)，理(li)論上發電(dian)機(ji)得到*的利用(yong)，因(yin)為(wei)P= UIcosφ中的cosφ=1；但是(shi)當(dang)負(fu)載(zai)為(wei)感(gan)性(xing)或容性(xing)時(shi)，cosφ<1,發(fa)電機(ji)就(jiu)得不到充(chong)分(fen)利用(yong)。為了利用(yong)發電機(ji)的容量(liang)，即發電(dian)機(ji)產生有功(gong)較大(da)，就(jiu)要提(ti)高(gao)其(qi)功(gong)率因(yin)數(shu)。在(zai)低(di)壓(ya)配(pei)電系統(tong)中，采(cai)用(yong)並聯(lian)電容器(qi)裝(zhuang)置對(dui)無功(gong)功率進(jin)行(xing)集中補(bu)償或(huo)就(jiu)地補(bu)償是(shi)降(jiang)低(di)線損、節約(yue)電能(neng)有(you)效(xiao)的方法(fa)。無(wu)功功率(lv)補(bu)償的主(zhu)要(yao)功效是：減少設(she)備(bei)和線路(lu)的功率(lv)損耗；穩定(ding)電壓(ya)，提(ti)高(gao)供(gong)電(dian)質量(liang)；提(ti)高(gao)電(dian)力變壓(ya)器(qi)的承載(zai)能(neng)力；在(zai)長距離(li)輸電中，提(ti)高(gao)系統(tong)輸(shu)電(dian)穩(wen)定性和輸電(dian)能(neng)力等。
傳(chuan)統(tong)的電容電(dian)抗無(wu)功(gong)補(bu)償裝(zhuang)置，補(bu)償精(jing)度(du)低(di)，功(gong)能(neng)單壹(yi)，安裝(zhuang)接(jie)線復(fu)雜，同時(shi)不利於生產、運(yun)輸(shu)、安裝(zhuang)、調試(shi)和可靠(kao)運(yun)行(xing)，已(yi)經(jing)嚴(yan)重(zhong)制約(yue)它(ta)的發展(zhan)，電(dian)容器(qi)在(zai)投(tou)切過程(cheng)中容易(yi)產生較大(da)的沖(chong)擊(ji)電流(liu)，引起電網過電壓(ya)，嚴重(zhong)時(shi)會(hui)產生諧波(bo)，對電(dian)網(wang)的穩定(ding)性(xing)產生影響。為解(jie)決這(zhe)些(xie)問題，可(ke)改用(yong)具(ju)有(you)過零投(tou)切技術的低(di)壓(ya)智能集成(cheng)式(shi)電(dian)力電容器(qi)作為(wei)補(bu)償裝(zhuang)置。
1、原(yuan)理分(fen)析
AZCL智能集成(cheng)式(shi)諧(xie)波(bo)抑(yi)制(zhi)電(dian)力電容以共補(bu)電容或(huo)分(fen)補(bu)電容為(wei)主(zhu)體(ti)，采(cai)用(yong)微型電子元件(jian)技術、微(wei)型傳(chuan)感(gan)器(qi)技術、微(wei)型網絡技術和電器(qi)制(zhi)造(zao)技術，將(jiang)智能組(zu)件(jian)、控(kong)制(zhi)器(qi)、電(dian)容器(qi)、電(dian)抗器(qi)、塑(su)殼斷(duan)路(lu)器(qi)等(deng)元件(jian)微型化，整(zheng)機(ji)體(ti)積小，結構精巧。智能電容控(kong)制(zhi)器(qi)通(tong)過電流(liu)互(hu)感(gan)器(qi)、電壓采(cai)樣計(ji)算出無功(gong)缺額(e)、功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)等(deng)參(can)數(shu)，以工(gong)業(ye)級MCU為(wei)核(he)心(xin)，同AD轉(zhuan)換(huan)、RS-485通訊(xun)、LCD顯示、數據(ju)存儲(chu)等構成(cheng)壹(yi)個系統(tong)，集采(cai)集、運(yun)算(suan)、分(fen)析、控(kong)制(zhi)、通(tong)信、人(ren)機(ji)交互(hu)、數據(ju)存儲(chu)於壹(yi)體(ti)。
1.1智能網絡控(kong)制(zhi)功(gong)能(neng)。
自(zi)動(dong)檢測(ce)及跟蹤(zong)系統(tong)中的無功(gong)功(gong)率變化(hua)，自(zi)動(dong)投(tou)切電(dian)容器(qi)組(zu)。投(tou)切方(fang)法為：容量(liang)相同的電容器(qi)，按循環(huan)投(tou)切原(yuan)則；容量(liang)不同的電容器(qi)，按適補(bu)原則進(jin)行(xing)投(tou)切；先(xian)投(tou)先切(qie)，先退(tui)先投(tou)。補(bu)償工(gong)況恒(heng)定(ding)時(shi)，電(dian)容器(qi)每(mei)壹(yi)小時(shi)循(xun)環(huan)投(tou)切壹(yi)次，避免(mian)單只電(dian)容器(qi)長時(shi)間(jian)投(tou)運。
1.2 快(kuai)速投(tou)切電(dian)容器(qi)功(gong)能(neng)
投(tou)切開(kai)關選用(yong)復(fu)合(he)開(kai)關，無觸(chu)點(dian)過零投(tou)切，配(pei)合(he)專(zhuan)用(yong)的智能電容無(wu)功(gong)補(bu)償控(kong)制(zhi)器(qi)，動(dong)作時(shi)間(jian)縮(suo)短(duan)到1s，動(dong)態追(zhui)蹤(zong)補(bu)償系統(tong)所(suo)缺(que)少的無功(gong)功(gong)率，力爭(zheng)使(shi)線損降(jiang)到較低(di)水(shui)平。復(fu)合(he)開(kai)關電路(lu)包(bao)含(han)可控(kong)矽(gui)過零檢(jian)測與觸(chu)發(fa)模塊(kuai)、可控(kong)矽(gui)保(bao)護(hu)模塊(kuai)、磁(ci)保持(chi)繼電器驅(qu)動(dong)模塊(kuai)。電路(lu)采(cai)用(yong)電力電子可控(kong)矽(gui)與大(da)功率(lv)磁(ci)保持(chi)繼電器復(fu)合(he)技術，利用(yong)可控(kong)矽(gui)的快(kuai)速導通(tong)和磁(ci)保持(chi)繼電器觸(chu)點(dian)的零壓(ya)降(jiang)實現互(hu)補(bu)，真(zhen)正做到過零投(tou)切和低(di)功(gong)耗運行(xing)。合(he)閘時(shi)，該電(dian)路(lu)實時(shi)檢(jian)測可控(kong)矽(gui)兩端(duan)電(dian)壓差(cha)，當(dang)電(dian)壓(ya)差(cha)基(ji)本(ben)為0時(shi)，觸(chu)發(fa)可(ke)控(kong)矽(gui)導(dao)通(tong)，無(wu)沖(chong)擊(ji)湧流(liu)，做到柔性(xing)投(tou)入(ru)；穩定(ding)後，磁(ci)保持(chi)繼電器吸合(he)，短路(lu)可(ke)控(kong)矽(gui)的兩端(duan)電(dian)極，通(tong)過繼電(dian)器觸(chu)點(dian)接(jie)通主(zhu)回(hui)路(lu)，降(jiang)低(di)開(kai)關壓降(jiang)，同時(shi)繼(ji)電器觸(chu)點(dian)通過永磁(ci)元件(jian)定位(wei)保(bao)持(chi)進(jin)壹(yi)步(bu)降(jiang)低(di)功(gong)耗。
1.3測量(liang)功能(neng)
可測(ce)量(liang)系統(tong)電(dian)壓(ya)、電(dian)流、頻率、有(you)功功率(lv)、無(wu)功(gong)功率及(ji)功(gong)率因(yin)數(shu)等(deng)電(dian)參(can)量(liang)，也可(ke)以檢測各次電壓(ya)、電流諧(xie)波(bo)，實時(shi)查(zha)看電網參(can)數(shu)。
1.4分(fen)相補(bu)償功(gong)能(neng)
分(fen)相型電容器(qi)可(ke)對(dui)各相上的電容器(qi)進(jin)行(xing)分(fen)別投(tou)切，提(ti)高(gao)對(dui)系統(tong)無(wu)功(gong)功(gong)率的補(bu)償精(jing)度(du)，使(shi)三相無功(gong)功(gong)率不平衡(heng)的系統(tong)得到了(le)良好(hao)的補(bu)償。
1.5保(bao)護(hu)功(gong)能
電(dian)容器(qi)有(you)過壓、欠壓(ya)、欠流(liu)、過溫、斷(duan)相、過諧保(bao)護。當(dang)電(dian)容器(qi)內(nei)部(bu)溫(wen)度(du)超過60℃時(shi)，電(dian)容器(qi)會(hui)整(zheng)機(ji)退(tui)出運行(xing)，確保系統(tong)安全。
1.6通信功(gong)能(neng)
電容器(qi)和控(kong)制(zhi)器(qi)之(zhi)間(jian)采(cai)用(yong)網線連接(jie)，控(kong)制(zhi)器(qi)與後臺采(cai)用(yong)RS485通訊連接(jie)，便(bian)於大(da)量(liang)采(cai)集數(shu)據(ju)、上傳(chuan)數據(ju)及與外(wai)設(she)監(jian)控(kong)終(zhong)端(duan)進(jin)行(xing)信息交(jiao)換(huan)，構成(cheng)系統(tong)工(gong)作。
1.7抑(yi)制(zhi)諧(xie)波(bo)功(gong)能(neng)
將(jiang)電抗器(qi)與電容器(qi)串聯(lian)構成(cheng)LC回(hui)路(lu)，降(jiang)低(di)諧(xie)波(bo)的失(shi)真(zhen)，對於高於LC回(hui)路(lu)自(zi)振頻率的諧波(bo)而(er)言，表現為感(gan)性(xing)，避免(mian)了諧振。7%電抗器(qi)能(neng)夠(gou)有效(xiao)抑(yi)制(zhi)5、7次以上諧波，防(fang)止(zhi)電(dian)容器(qi)過熱、絕(jue)緣介質老化(hua)及自(zi)愈性(xing)能(neng)下降(jiang)等不利因(yin)素(su)的發生。
2、現場案(an)例(li)：
山(shan)東某環(huan)保材(cai)料(liao)制(zhi)造(zao)廠(chang)，主(zhu)要(yao)經(jing)營仿木(mu)裝(zhuang)飾(shi)品(pin)、仿木(mu)線材(cai)制(zhi)品(pin)、畫框(kuang)、相框(kuang)等，占地(di)面(mian)積142畝(mu)，主(zhu)要(yao)包括(kuo)廠(chang)房、辦公樓、展(zhan)示廳、食(shi)堂、員(yuan)工(gong)宿舍(she)等。其配(pei)電系統(tong)是(shi)由(you)數(shu)臺10/0.4KV主(zhu)變壓(ya)器(qi)，經(jing)低(di)壓(ya)配(pei)電設(she)備(bei)向用(yong)電設(she)備(bei)供電。廠(chang)房車(che)間(jian)變壓(ya)器(qi)容量(liang)為1600kva，負(fu)載(zai)總(zong)容量(liang)為1020kw，當(dang)前(qian)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)為(wei)0.8，要(yao)將功率因(yin)數(shu)提(ti)高(gao)到0.95左(zuo)右(you)，其主(zhu)要(yao)負(fu)載(zai)為(wei)加(jia)熱爐(lu)、電(dian)動(dong)機(ji)等，負(fu)載(zai)諧(xie)波(bo)以5、7次為主(zhu)，選用(yong)7%智能電容；辦(ban)公樓變壓(ya)器(qi)1250kva，負(fu)載(zai)總(zong)容量(liang)為650kw，當(dang)前(qian)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)0.75，其(qi)主(zhu)要(yao)負(fu)載(zai)為(wei)開(kai)關電源(yuan)、照(zhao)明等(deng)，諧(xie)波以3次諧波(bo)為主(zhu),選用(yong)14%智能電容。
圖(tu)1 廠(chang)房車(che)間(jian)配電圖
圖(tu)2 辦(ban)公樓配(pei)電圖
3、解(jie)決方(fang)案(an)
廠(chang)房車(che)間(jian)的低(di)壓(ya)配(pei)電系統(tong)主(zhu)要(yao)為三相負(fu)載(zai)加(jia)熱爐(lu)、電(dian)動(dong)機(ji)，主(zhu)要(yao)引起5、7次諧波(bo)，采(cai)用(yong)7%電抗進(jin)行(xing)調諧處(chu)理(li)，保護電(dian)容器(qi)不受諧波影響從而放(fang)大(da)電流(liu)。安裝(zhuang)容量(liang)為600kvar，選用(yong)共補(bu)、7%智能電容，補(bu)償功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)達到0.95左(zuo)右(you)，滿(man)足客(ke)戶(hu)要(yao)求。使(shi)用(yong)普(pu)通電(dian)容電(dian)抗，至少需(xu)要(yao)兩套寬(kuan)1000*深1000的櫃(gui)子，現在(zai)安裝(zhuang)AZCL智能集成(cheng)式(shi)諧(xie)波(bo)抑(yi)制(zhi)電(dian)力電容器(qi)，只(zhi)需(xu)要兩套寬(kuan)800*深800的櫃(gui)子，櫃(gui)體(ti)空間也大(da)大(da)節省(sheng)，接(jie)線簡單，安裝(zhuang)方便(bian)，可靠性(xing)更高。
辦公樓的低(di)壓(ya)配(pei)電系統(tong)有(you)大(da)量(liang)的諧波(bo)源(yuan)負(fu)荷，會產生3、5、7次諧波(bo)，大(da)量(liang)的單相非線性(xing)負(fu)荷會造(zao)成(cheng)三相不平衡(heng)、諧(xie)波(bo)超(chao)標(biao)、中性線諧(xie)波(bo)過載(zai)等(deng)電(dian)能(neng)質量(liang)問題，進(jin)行(xing)無功補(bu)償要(yao)考慮諧(xie)波的影響。計(ji)算得無(wu)功需(xu)量(liang)為350kvar，安裝(zhuang)容量(liang)為480kvar，考慮到系統(tong)中帶有的諧波(bo)，安裝(zhuang)共補(bu)300kvar、分(fen)補(bu)180kvar容量(liang)的14%智能電容，實際功率因(yin)數(shu)達到0.94，符(fu)合(he)要求，使(shi)用(yong)普(pu)通電(dian)容電(dian)抗，至少需(xu)要(yao)兩套寬(kuan)1000*深1000的櫃(gui)子，現在(zai)安裝(zhuang)AZCL智能集成(cheng)式(shi)諧(xie)波(bo)抑(yi)制(zhi)電(dian)力電容器(qi)，只(zhi)需(xu)要兩套寬(kuan)800*深800的櫃(gui)子，櫃(gui)體(ti)空間也大(da)大(da)節省(sheng)，接(jie)線簡單，安裝(zhuang)方便(bian)，可靠性(xing)更高。
4、AZCL智能集成(cheng)式(shi)諧(xie)波(bo)抑(yi)制(zhi)電(dian)力電容器(qi)
4.1 概(gai)述
AZCL智能集成(cheng)式(shi)諧(xie)波(bo)抑(yi)制(zhi)電(dian)力電容器(qi)是(shi)應(ying)用(yong)於0.4kV、50Hz低(di)壓(ya)配(pei)電中用(yong)於節省(sheng)能源(yuan)、降(jiang)低(di)線損、提(ti)高(gao)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)和電能(neng)質量(liang)的新壹(yi)代無(wu)功(gong)補(bu)償設(she)備(bei)。它(ta)由(you)智能測控(kong)單(dan)元、晶(jing)閘(zha)管復(fu)合(he)開(kai)關電路(lu)、線路(lu)保(bao)護(hu)單元、電(dian)容器(qi)和電抗器(qi)構成(cheng)。AZCL低(di)壓(ya)智能電力電容器(qi)采(cai)用(yong)定制段(duan)式(shi)LCD液(ye)晶(jing)顯示器，可(ke)顯(xian)示三相母(mu)線電(dian)壓(ya)、三相母(mu)線電(dian)流(liu)、三相功率(lv)因(yin)數(shu)、頻率、電(dian)容器(qi)路(lu)數(shu)及(ji)投(tou)切狀態、有(you)功(gong)功率、無功功率(lv)、諧波電壓(ya)總畸(ji)變率(lv)、電(dian)容器(qi)溫(wen)度(du)等。通(tong)過內(nei)部(bu)晶(jing)閘(zha)管(guan)復(fu)合(he)開(kai)關電路(lu)，自(zi)動(dong)尋(xun)找(zhao)投(tou)入(ru)（切除(chu)）點(dian)，實現過零投(tou)切，具(ju)有(you)過壓保(bao)護、缺(que)相保護(hu)、過諧保(bao)護、過溫保(bao)護等(deng)保(bao)護(hu)功(gong)能。
4.2 技術參(can)數(shu)
4.3 接(jie)線方(fang)式(shi)
5、結(jie)束語(yu)
在(zai)山東環(huan)保材(cai)料(liao)制(zhi)造(zao)廠(chang)項(xiang)目中，功率因(yin)數(shu)普(pu)遍(bian)偏(pian)低(di)，電(dian)費(fei)罰款(kuan)較多，使(shi)用(yong)AZCL智能集成(cheng)式(shi)諧(xie)波(bo)抑(yi)制(zhi)電(dian)力電容器(qi)發(fa)出無功(gong)，提(ti)高(gao)受(shou)電(dian)端(duan)母(mu)線的電壓(ya)水(shui)平，減少了(le)線路(lu)上(shang)感(gan)性(xing)無功的輸出，降(jiang)低(di)了(le)電(dian)壓和功率(lv)損耗，因(yin)而(er)提(ti)高(gao)了(le)線路(lu)的輸電(dian)能(neng)力。AZCL智能集成(cheng)式(shi)諧(xie)波(bo)抑(yi)制(zhi)電(dian)力電容器(qi)操(cao)作簡單、功(gong)能齊全，能有效地(di)解(jie)決用(yong)戶(hu)問題，達到節能的效果(guo)。無論(lun)從經(jing)濟(ji)性還(hai)是(shi)從實用(yong)性而言，都具(ju)有(you)廣泛(fan)的推廣(guang)價值。電(dian)網(wang)既產生有功(gong)也產生無功(gong)，而無(wu)功(gong)在(zai)電網(wang)傳(chuan)輸過程(cheng)中會有損耗，低(di)壓(ya)智能電力電容進(jin)行(xing)無功補(bu)償，從而提(ti)高(gao)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)，有(you)效(xiao)地改善了用(yong)電質量(liang)，節約(yue)用(yong)電成(cheng)本(ben)，減少企(qi)業(ye)的開(kai)支(zhi)，可減少線路(lu)的損耗，提(ti)高(gao)電(dian)網(wang)輸電的效率(lv)。
6、參(can)考文獻
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[2]劉(liu)亞東，薛亞(ya)彬(bin).基(ji)於DSP的低(di)壓(ya)智能電容器(qi)的研究(jiu)與設(she)計(ji)[J].電工(gong)技術，2018，1（下(xia)）：7，9
[3] 王兆安，劉進(jin)軍，王躍，等.諧波抑(yi)制(zhi)和無功(gong)功(gong)率(lv)補(bu)償[M].地(di)3版(ban).北京：機(ji)械(xie)工(gong)業(ye)出版社(she).2015
[4] 郭國(guo)方.無(wu)功(gong)補(bu)償在(zai)城(cheng)市配(pei)電(dian)網(wang)中的應用(yong)[J]，電網技術，2007，31（增(zeng)刊(kan)1）：229，230
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