李婧婧
安科瑞微電網(wǎng) 江蘇江陰 202207
摘要：分析智能集成式電力電容的工作原理及功能，結(jié)合山東環(huán)保材料制造廠配電現(xiàn)狀,，選擇經(jīng)濟可靠的方案,，智能電容過零投切與低功耗，解決了繼電器投切產(chǎn)生涌流的問題,；接線簡單,，擴容方便,，解決無功補償柜內(nèi)空間不足、補償容量不足的問題,；帶有通訊功能可傳輸后臺,，解決了補償配電分散管理、故障報警不及時的問題,。
關(guān)鍵詞：低壓智能電力電容器,，無功補償，功率因數(shù)
0概述
對于電力系統(tǒng)中的供電部分,，提供電能的發(fā)電機是按要求的額定電壓和額定電流設(shè)計的,，發(fā)電機長期運行中，電壓和電流都不能超過額定值,，否則會縮短其使用壽命,，甚至損壞發(fā)電機。由于發(fā)電機是通過額定電流與額定電壓之積定額的,，這意味著當(dāng)其接入負載為電阻時,，理論上發(fā)電機得到*的利用，因為P= UIcosφ中的cosφ=1,；但是當(dāng)負載為感性或容性時,，cosφ<1,發(fā)電機就得不到充分利用。為了利用發(fā)電機的容量,，即發(fā)電機產(chǎn)生有功較大,，就要提高其功率因數(shù)。在低壓配電系統(tǒng)中,，采用并聯(lián)電容器裝置對無功功率進行集中補償或就地補償是降低線損,、節(jié)約電能有效的方法。無功功率補償?shù)闹饕π牵簻p少設(shè)備和線路的功率損耗,；穩(wěn)定電壓,，提高供電質(zhì)量；提高電力變壓器的承載能力,；在長距離輸電中,，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力等,。
傳統(tǒng)的電容電抗無功補償裝置,，補償精度低，功能單一，安裝接線復(fù)雜,，同時不利于生產(chǎn),、運輸、安裝,、調(diào)試和可靠運行,，已經(jīng)嚴(yán)重制約它的發(fā)展，電容器在投切過程中容易產(chǎn)生較大的沖擊電流,，引起電網(wǎng)過電壓,，嚴(yán)重時會產(chǎn)生諧波，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,。為解決這些問題,，可改用具有過零投切技術(shù)的低壓智能集成式電力電容器作為補償裝置。
1,、原理分析
AZCL智能集成式諧波抑制電力電容以共補電容或分補電容為主體,，采用微型電子元件技術(shù)、微型傳感器技術(shù),、微型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電器制造技術(shù),，將智能組件、控制器,、電容器,、電抗器、塑殼斷路器等元件微型化,，整機體積小,，結(jié)構(gòu)精巧。智能電容控制器通過電流互感器,、電壓采樣計算出無功缺額,、功率因數(shù)等參數(shù)，以工業(yè)級MCU為核心,，同AD轉(zhuǎn)換,、RS-485通訊、LCD顯示,、數(shù)據(jù)存儲等構(gòu)成一個系統(tǒng),，集采集、運算,、分析,、控制、通信,、人機交互,、數(shù)據(jù)存儲于一體。
1.1智能網(wǎng)絡(luò)控制功能。
自動檢測及跟蹤系統(tǒng)中的無功功率變化,，自動投切電容器組,。投切方法為：容量相同的電容器，按循環(huán)投切原則,；容量不同的電容器,，按適補原則進行投切；先投先切,，先退先投,。補償工況恒定時，電容器每一小時循環(huán)投切一次,，避免單只電容器長時間投運,。
1.2 快速投切電容器功能
投切開關(guān)選用復(fù)合開關(guān)，無觸點過零投切,，配合專用的智能電容無功補償控制器,，動作時間縮短到1s，動態(tài)追蹤補償系統(tǒng)所缺少的無功功率,，力爭使線損降到較低水平,。復(fù)合開關(guān)電路包含可控硅過零檢測與觸發(fā)模塊、可控硅保護模塊,、磁保持繼電器驅(qū)動模塊,。電路采用電力電子可控硅與大功率磁保持繼電器復(fù)合技術(shù)，利用可控硅的快速導(dǎo)通和磁保持繼電器觸點的零壓降實現(xiàn)互補,，真正做到過零投切和低功耗運行,。合閘時，該電路實時檢測可控硅兩端電壓差,，當(dāng)電壓差基本為0時,，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，無沖擊涌流,，做到柔性投入,；穩(wěn)定后，磁保持繼電器吸合,，短路可控硅的兩端電極,，通過繼電器觸點接通主回路，降低開關(guān)壓降,，同時繼電器觸點通過永磁元件定位保持進一步降低功耗,。
1.3測量功能
可測量系統(tǒng)電壓、電流,、頻率,、有功功率,、無功功率及功率因數(shù)等電參量，也可以檢測各次電壓,、電流諧波，實時查看電網(wǎng)參數(shù),。
1.4分相補償功能
分相型電容器可對各相上的電容器進行分別投切,，提高對系統(tǒng)無功功率的補償精度，使三相無功功率不平衡的系統(tǒng)得到了良好的補償,。
1.5保護功能
電容器有過壓,、欠壓、欠流,、過溫,、斷相、過諧保護,。當(dāng)電容器內(nèi)部溫度超過60℃時,，電容器會整機退出運行，確保系統(tǒng)安全,。
1.6通信功能
電容器和控制器之間采用網(wǎng)線連接,，控制器與后臺采用RS485通訊連接，便于大量采集數(shù)據(jù),、上傳數(shù)據(jù)及與外設(shè)監(jiān)控終端進行信息交換,，構(gòu)成系統(tǒng)工作。
1.7抑制諧波功能
將電抗器與電容器串聯(lián)構(gòu)成LC回路,，降低諧波的失真,，對于高于LC回路自振頻率的諧波而言，表現(xiàn)為感性,，避免了諧振,。7%電抗器能夠有效抑制5、7次以上諧波,，防止電容器過熱,、絕緣介質(zhì)老化及自愈性能下降等不利因素的發(fā)生。
2,、現(xiàn)場案例：
山東某環(huán)保材料制造廠,，主要經(jīng)營仿木裝飾品、仿木線材制品,、畫框,、相框等，占地面積142畝,，主要包括廠房,、辦公樓,、展示廳、食堂,、員工宿舍等,。其配電系統(tǒng)是由數(shù)臺10/0.4KV主變壓器，經(jīng)低壓配電設(shè)備向用電設(shè)備供電,。廠房車間變壓器容量為1600kva,，負載總?cè)萘繛?020kw，當(dāng)前功率因數(shù)為0.8,，要將功率因數(shù)提高到0.95左右,，其主要負載為加熱爐、電動機等,，負載諧波以5,、7次為主，選用7%智能電容,；辦公樓變壓器1250kva,，負載總?cè)萘繛?50kw，當(dāng)前功率因數(shù)0.75,，其主要負載為開關(guān)電源,、照明等，諧波以3次諧波為主,選用14%智能電容,。
圖1 廠房車間配電圖
圖2 辦公樓配電圖
3,、解決方案
廠房車間的低壓配電系統(tǒng)主要為三相負載加熱爐、電動機,，主要引起5,、7次諧波，采用7%電抗進行調(diào)諧處理,，保護電容器不受諧波影響從而放大電流,。安裝容量為600kvar，選用共補,、7%智能電容,，補償功率因數(shù)達到0.95左右，滿足客戶要求,。使用普通電容電抗,，至少需要兩套寬1000*深1000的柜子，現(xiàn)在安裝AZCL智能集成式諧波抑制電力電容器,，只需要兩套寬800*深800的柜子,，柜體空間也大大節(jié)省，接線簡單,，安裝方便,，可靠性更高,。
辦公樓的低壓配電系統(tǒng)有大量的諧波源負荷，會產(chǎn)生3,、5,、7次諧波，大量的單相非線性負荷會造成三相不平衡,、諧波超標(biāo),、中性線諧波過載等電能質(zhì)量問題，進行無功補償要考慮諧波的影響,。計算得無功需量為350kvar,，安裝容量為480kvar,，考慮到系統(tǒng)中帶有的諧波,，安裝共補300kvar、分補180kvar容量的14%智能電容,，實際功率因數(shù)達到0.94,，符合要求，使用普通電容電抗,，至少需要兩套寬1000*深1000的柜子,，現(xiàn)在安裝AZCL智能集成式諧波抑制電力電容器，只需要兩套寬800*深800的柜子,，柜體空間也大大節(jié)省,，接線簡單，安裝方便,，可靠性更高,。
4、AZCL智能集成式諧波抑制電力電容器
4.1 概述
AZCL智能集成式諧波抑制電力電容器是應(yīng)用于0.4kV,、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源,、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設(shè)備,。它由智能測控單元,、晶閘管復(fù)合開關(guān)電路、線路保護單元,、電容器和電抗器構(gòu)成,。AZCL低壓智能電力電容器采用定制段式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓,、三相母線電流,、三相功率因數(shù)、頻率,、電容器路數(shù)及投切狀態(tài),、有功功率,、無功功率、諧波電壓總畸變率,、電容器溫度等,。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動尋找投入（切除）點,，實現(xiàn)過零投切,，具有過壓保護、缺相保護,、過諧保護,、過溫保護等保護功能。
4.2 技術(shù)參數(shù)
4.3 接線方式
5,、結(jié)束語
在山東環(huán)保材料制造廠項目中,，功率因數(shù)普遍偏低，電費罰款較多,，使用AZCL智能集成式諧波抑制電力電容器發(fā)出無功,，提高受電端母線的電壓水平，減少了線路上感性無功的輸出,，降低了電壓和功率損耗,，因而提高了線路的輸電能力。AZCL智能集成式諧波抑制電力電容器操作簡單,、功能齊全,，能有效地解決用戶問題，達到節(jié)能的效果,。無論從經(jīng)濟性還是從實用性而言,，都具有廣泛的推廣價值。電網(wǎng)既產(chǎn)生有功也產(chǎn)生無功,，而無功在電網(wǎng)傳輸過程中會有損耗,，低壓智能電力電容進行無功補償，從而提高功率因數(shù),，有效地改善了用電質(zhì)量,，節(jié)約用電成本，減少企業(yè)的開支,，可減少線路的損耗,，提高電網(wǎng)輸電的效率。
6,、參考文獻
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[3] 王兆安,，劉進軍，王躍,，等.諧波抑制和無功功率補償[M].地3版.北京：機械工業(yè)出版社.2015
[4] 郭國方.無功補償在城市配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J],，電網(wǎng)技術(shù)，2007,，31（增刊1）：229,，230
7、作者介紹
李婧婧,，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,，主要研究方向為有源電力濾波器、靜止無功發(fā)生器,、中線安防保護器和混合動態(tài)濾波無功補償裝置的應(yīng)用與技術(shù)對接,。
