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(jì)可靠的方案，智能電容過(guò)零投切與低功耗,，解決了繼電器投切產(chǎn)生涌流的問(wèn)題,；接線(xiàn)簡(jiǎn)單，擴(kuò)容方便,，解決無(wú)功補(bǔ)償柜內(nèi)空間不足,、補(bǔ)償容量不足的問(wèn)題；帶有通訊功能可傳輸后臺(tái),，解決了補(bǔ)償配電分散管理,、故障報(bào)警不及時(shí)的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：低壓智能電力電容器,，無(wú)功補(bǔ)償,，功率因數(shù)
0概述
對(duì)于電力系統(tǒng)中的供電部分，提供電能的發(fā)電機(jī)是按要求的額定電壓和額定電流設(shè)計(jì)的,，發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行中,，電壓和電流都不能超過(guò)額定值，否則會(huì)縮短其使用壽命,，甚至損壞發(fā)電機(jī),。由于發(fā)電機(jī)是通過(guò)額定電流與額定電壓之積定額的，這意味著當(dāng)其接入負(fù)載為電阻時(shí),，理論上發(fā)電機(jī)得到*的利用,，因?yàn)镻= UIcosφ中的cosφ=1；但是當(dāng)負(fù)載為感性或容性時(shí)，cosφ<1,發(fā)電機(jī)就得不到充分利用,。為了利用發(fā)電機(jī)的容量,，即發(fā)電機(jī)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(duì)無(wú)功功率進(jìn)行集中補(bǔ)償或就地補(bǔ)償是降低線(xiàn)損、節(jié)約電能有效的方法,。無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)闹饕π牵簻p少設(shè)備和線(xiàn)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(zhǎng)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(wú)功補(bǔ)償裝置,，補(bǔ)償精度低，功能單一,，安裝接線(xiàn)復(fù)雜，同時(shí)不利于生產(chǎn),、運(yùn)輸,、安裝、調(diào)試和可靠運(yùn)行,，已經(jīng)嚴(yán)重制約它的發(fā)展,，電容器在投切過(guò)程中容易產(chǎn)生較大的沖擊電流，引起電網(wǎng)過(guò)電壓,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波,，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。為解決這些問(wèn)題,，可改用具有過(guò)零投切技術(shù)的低壓智能集成式電力電容器作為補(bǔ)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(bǔ)電容或分補(bǔ)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(jī)體積小，結(jié)構(gòu)精巧,。智能電容控制器通過(guò)電流互感器,、電壓采樣計(jì)算出無(wú)功缺額、功率因數(shù)等參數(shù),，以工業(yè)級(jí)MCU為核心,，同AD轉(zhuǎn)換、RS-485通訊,、LCD顯示,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，集采集,、運(yùn)算,、分析、控制,、通信,、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于一體,。
1.1智能網(wǎng)絡(luò)控制功能,。
自動(dòng)檢測(cè)及跟蹤系統(tǒng)中的無(wú)功功率變化，自動(dòng)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(bǔ)原則進(jìn)行投切,；先投先切，先退先投,。補(bǔ)償工況恒定時(shí),，電容器每一小時(shí)循環(huán)投切一次，避免單只電容器長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn),。
1.2 快速投切電容器功能
投切開(kāi)關(guān)選用復(fù)合開(kāi)關(guān),，無(wú)觸點(diǎn)過(guò)零投切，配合專(zhuān)用的智能電容無(wú)功補(bǔ)償控制器,，動(dòng)作時(shí)間縮短到1s,，動(dòng)態(tài)追蹤補(bǔ)償系統(tǒng)所缺少的無(wú)功功率，力爭(zhēng)使線(xiàn)損降到較低水平,。復(fù)合開(kāi)關(guān)電路包含可控硅過(guò)零檢測(cè)與觸發(fā)模塊,、可控硅保護(hù)模塊、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)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(diǎn)的零壓降實(shí)現(xiàn)互補(bǔ),，真正做到過(guò)零投切和低功耗運(yùn)行。合閘時(shí),，該電路實(shí)時(shí)檢測(cè)可控硅兩端電壓差,，當(dāng)電壓差基本為0時(shí)，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通,，無(wú)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(guò)繼電器觸點(diǎn)接通主回路,，降低開(kāi)關(guān)壓降,，同時(shí)繼電器觸點(diǎn)通過(guò)永磁元件定位保持進(jìn)一步降低功耗。
1.3測(cè)量功能
可測(cè)量系統(tǒng)電壓,、電流,、頻率、有功功率,、無(wú)功功率及功率因數(shù)等電參量,，也可以檢測(cè)各次電壓、電流諧波,，實(shí)時(shí)查看電網(wǎng)參數(shù),。
1.4分相補(bǔ)償功能
分相型電容器可對(duì)各相上的電容器進(jìn)行分別投切，提高對(duì)系統(tǒng)無(wú)功功率的補(bǔ)償精度,，使三相無(wú)功功率不平衡的系統(tǒng)得到了良好的補(bǔ)償。
1.5保護(hù)功能
電容器有過(guò)壓,、欠壓,、欠流、過(guò)溫,、斷相,、過(guò)諧保護(hù)。當(dāng)電容器內(nèi)部溫度超過(guò)60℃時(shí),，電容器會(huì)整機(jī)退出運(yùn)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(xiàn)連接,，控制器與后臺(tái)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(jìn)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(duì)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(guò)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(chǎng)案例：
山東某環(huán)保材料制造廠，主要經(jīng)營(yíng)仿木裝飾品,、仿木線(xiàn)材制品,、畫(huà)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(tái)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(chē)間變壓器容量為1600kva,，負(fù)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(fù)載為加熱爐,、電動(dòng)機(jī)等，負(fù)載諧波以5,、7次為主,，選用7%智能電容；辦公樓變壓器1250kva,，負(fù)載總?cè)萘繛?50kw,，當(dāng)前功率因數(shù)0.75，其主要負(fù)載為開(kāi)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(chē)間配電圖
圖2 辦公樓配電圖
3,、解決方案
廠房車(chē)間的低壓配電系統(tǒng)主要為三相負(fù)載加熱爐,、電動(dòng)機(jī),，主要引起5、7次諧波,，采用7%電抗進(jìn)行調(diào)諧處理,，保護(hù)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(bǔ),、7%智能電容，補(bǔ)償功率因數(shù)達(dá)到0.95左右,，滿(mǎn)足客戶(hù)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(xiàn)簡(jiǎn)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(fù)荷,，會(huì)產(chǎn)生3、5,、7次諧波,，大量的單相非線(xiàn)性負(fù)荷會(huì)造成三相不平衡、諧波超標(biāo),、中性線(xiàn)諧波過(guò)載等電能質(zhì)量問(wèn)題,，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償要考慮諧波的影響。計(jì)算得無(wú)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(bǔ)300kvar,、分補(bǔ)180kvar容量的14%智能電容，實(shí)際功率因數(shù)達(dá)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(xiàn)簡(jiǎn)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(xiàn)損,、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,。它由智能測(cè)控單元、晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路,、線(xiàn)路保護(hù)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(xiàn)電壓,、三相母線(xiàn)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(wú)功功率,、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等,。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路,，自動(dòng)尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切,，具有過(guò)壓保護(hù),、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù),、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能,。
4.2 技術(shù)參數(shù)
4.3 接線(xiàn)方式
5、結(jié)束語(yǔ)
在山東環(huán)保材料制造廠項(xiàng)目中,，功率因數(shù)普遍偏低,，電費(fèi)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(wú)功,，提高受電端母線(xiàn)的電壓水平,，減少了線(xiàn)路上感性無(wú)功的輸出，降低了電壓和功率損耗,，因而提高了線(xiàn)路的輸電能力,。AZCL智能集成式諧波抑制電力電容器操作簡(jiǎn)單、功能齊全,，能有效地解決用戶(hù)問(wèn)題,，達(dá)到節(jié)能的效果,。無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性還是從實(shí)用性而言，都具有廣泛的推廣價(jià)值,。電網(wǎng)既產(chǎn)生有功也產(chǎn)生無(wú)功,，而無(wú)功在電網(wǎng)傳輸過(guò)程中會(huì)有損耗，低壓智能電力電容進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)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(kāi)支,，可減少線(xiàn)路的損耗，提高電網(wǎng)輸電的效率,。
安科瑞侯文莉
