摘要:在電力系統(tǒng)和電工設(shè)備中,低壓電力電容器一般以并聯(lián)的方式連接。減少了電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的輸出,使電力設(shè)備的負(fù)荷降低,為電力系統(tǒng)提升有功功率、提升功率因數(shù)、減少電力設(shè)備損耗等。
智能電容器集成了現(xiàn)代測(cè)控,電力電子,網(wǎng)絡(luò)通訊,自動(dòng)化控制,電力電容器等先進(jìn)技術(shù)。改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置落后的控制器技術(shù)和落后的機(jī)械式接觸器或機(jī)電一體化開關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù),改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式,從而使新一代低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備具有補(bǔ)償效果更好,體積更小,功耗更低,價(jià)格更廉,節(jié)約成本更多,使用更加靈活,維護(hù)更加方便,使用壽命更長(zhǎng),可靠性更高的特點(diǎn),適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?br />關(guān)鍵詞:智能電力電容器;無(wú)功補(bǔ)償;并聯(lián)電容器;自動(dòng)貼切;功率因數(shù)
引言:
近年來(lái),無(wú)功補(bǔ)償和諧波問(wèn)題成為電能質(zhì)量中十分棘手的問(wèn)題,對(duì)電力系統(tǒng)的危害也是被大家廣泛認(rèn)知,國(guó)家和地方也相繼出臺(tái)了很多相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,由于電能質(zhì)量問(wèn)題的復(fù)雜特殊性,我司作為電能質(zhì)量產(chǎn)品供應(yīng)商,也是積極投入研發(fā)出各類治理產(chǎn)品,制定各類解決方案,為電力系統(tǒng)保駕護(hù)航!
一、背景介紹:
1、功率因數(shù)偏低的危害
在中,由于感性電力負(fù)荷的存在,使得系統(tǒng)的自然功率因數(shù)較低,如不采用人工補(bǔ)償,以提高系統(tǒng)功率因數(shù),將造成如下不良影響:
(1)降低了發(fā)電機(jī)的輸出功率,當(dāng)發(fā)電機(jī)需提高無(wú)功輸出,低于額定功率因數(shù)運(yùn)行時(shí),將使發(fā)電機(jī)有功輸出降低。
(2)降低了變電、輸電設(shè)施的供電能力。
(3)設(shè)備及線路損耗增加。
(4)功率因數(shù)愈低,還會(huì)使線路及變壓器的電壓降增大。如果是沖擊性無(wú)功負(fù)載,還會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生劇烈波動(dòng),使得用電設(shè)備的運(yùn)行條件惡化,以及供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。
2、提高功率因數(shù)的好處
供電部門為了提高成本效益要求用戶提高功率因數(shù),那提高功率因數(shù)對(duì)用戶端有什么好處呢?
① 通過(guò)改善功率因數(shù),減少了線路中總電流和中的電氣元件,如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量,因此不但減少了投資費(fèi)用,而且降低了本身電能的損耗。
② 良好的功因數(shù)值的確保,從而減少中的電壓損失,可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定,改善電能的質(zhì)量。
③ 可以增加系統(tǒng)的裕度,挖掘出了發(fā)供電設(shè)備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低,那么在既有設(shè)備容量不變的情況下,裝設(shè)電容器后,可以提高功率因數(shù),增加負(fù)載的容量。
舉例而言,將1000kVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時(shí):
補(bǔ)償前:1000×0.8=800kW
補(bǔ)償后:1000×0.98=980kW
同樣一臺(tái)1000kVA的變壓器,功率因數(shù)改變后,它就可以多承擔(dān)180kW的負(fù)載。
④ 減少了用戶的電費(fèi)支出;透過(guò)上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費(fèi)優(yōu)惠。
可見,提高功率因數(shù)不僅對(duì)電力系統(tǒng),而且對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重大意義。工業(yè)企業(yè)在考慮提高功率因數(shù)時(shí),應(yīng)采用人工無(wú)功補(bǔ)償裝置,以提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù),改善供電質(zhì)量。
3、什么是無(wú)功補(bǔ)償?
無(wú)功補(bǔ)償,全稱無(wú)功功率補(bǔ)償,是一種在電力中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境的技術(shù)。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力中處在一個(gè)*的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置,可以做到較大限度的減少電網(wǎng)的損耗,使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之,如選擇或使用不當(dāng),可能造成,電壓波動(dòng),諧波增大等諸多因素。詳細(xì)介紹了無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹怼⒁饬x、投切方式、線路、控制器、高低壓裝置、補(bǔ)償方式、存在的問(wèn)題等。
4、無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x?
(1)降低變壓器輸出無(wú)功功率,減少電網(wǎng)運(yùn)行電流
(2)降低變壓器和電纜的損耗,節(jié)能明顯
(3)提高變壓器的利用率,輸出更多的有功功率
(4)提高電網(wǎng)的功率因素,避免用電罰款
(5)減少配電系統(tǒng)中的壓降,提高用戶端電壓
二、產(chǎn)品介紹
本文簡(jiǎn)單介紹下無(wú)功補(bǔ)償裝置之智能電力電容器。
1、電力電容器的補(bǔ)償原理
電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無(wú)功電流的發(fā)電機(jī)。其無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上,能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換。這樣,電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低,從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下,的損耗降低。比較起來(lái)電容器是減輕變壓器、和工業(yè)配電負(fù)荷的簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的方法。因此,電容器作為電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償勢(shì)在必行。當(dāng)前,采用并聯(lián)電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置已經(jīng)非常普遍。
2、電力電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)
1)優(yōu)點(diǎn)
電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置具有安裝方便,安裝地點(diǎn)增減方便;有功損耗小(僅為額定容量的0.4 %左右);建設(shè)周期短;投資??;無(wú)旋轉(zhuǎn)部件,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便;個(gè)別電容器組損壞,不影響整個(gè)電容器組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
2)缺點(diǎn)
電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)有:只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié),不能進(jìn)行平滑調(diào)節(jié);通風(fēng)不良,一旦電容器運(yùn)行溫度高于70℃時(shí),易發(fā)生膨脹爆炸;電壓特性不好,對(duì)短路穩(wěn)定性差,切除后有殘余電荷;無(wú)功補(bǔ)償精度低,易影響補(bǔ)償效果;補(bǔ)償電容器的運(yùn)行管理困難及電容器安全運(yùn)行的問(wèn)題未受到重視等。
3、主要應(yīng)用領(lǐng)域有:
■居民小區(qū)配電系統(tǒng)
■市政商業(yè)建筑
■交通隧道配電系統(tǒng)
■箱變、成套柜、戶外配電箱
4、安科瑞電容補(bǔ)償裝置介紹
AZC/AZCL系列智能電力電容補(bǔ)償裝置是應(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(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元,晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,線路保護(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式,具有補(bǔ)償效果更好,體積更小,功耗更低,價(jià)格更廉,節(jié)約成本更多,使用更加靈活,維護(hù)更方便,使用壽命更長(zhǎng),可靠性更高的特點(diǎn),適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?br />(1)AZC系列智能電容器采用晶閘管復(fù)合開關(guān)投切,較佳投切點(diǎn),實(shí)現(xiàn)無(wú)弧通斷;完善的保護(hù)功能,集成在一個(gè)模塊內(nèi),安裝方便。
AZC系列智能電容器選型:
(2)AZCL是在AZC基礎(chǔ)上,串接合適電抗率(7%適用于5/7次以上諧波環(huán)境,14%適用于3/5/7次以上諧波環(huán)境)的電抗,可有效解決諧波,避免諧振放大諧波,保護(hù)電容柜本身壽命。
AZCL系列智能電容器選型:
上述兩種智能電容器采用LCD液晶顯示器,可實(shí)時(shí)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(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等電參量。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,自動(dòng)尋找較佳投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)無(wú)弧通斷;保證過(guò)零投切,無(wú)涌流、觸點(diǎn)不燒結(jié)、微能耗、無(wú)諧波;同時(shí)具有抗干擾、防雷擊和電源缺相、空載跳閘的保護(hù)功能,特別適用于無(wú)功補(bǔ)償時(shí)切換電容器,不需加裝散熱器。
5、并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的方式功能特點(diǎn):過(guò)零投切,分相補(bǔ)償,溫度保護(hù),缺相保護(hù),過(guò)壓、欠壓保護(hù),諧波功能,智能網(wǎng)絡(luò)控制,高可靠性,積木結(jié)構(gòu),接線簡(jiǎn)單,擴(kuò)容方便,維護(hù)方便,*。
(1)高壓集中補(bǔ)償
電容器組集中裝設(shè)在企業(yè)或地方總壓降變電所的6~10kV母線上, 用來(lái)提高整個(gè)變電所的功率因數(shù),使該變電所的供電范圍內(nèi)無(wú)功功率基本平衡,可減少高壓線的無(wú)功損耗,而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。
(2)分組補(bǔ)償
將電容器組分別裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間或廠區(qū)等終端變配電所高壓或低壓母線上。這種補(bǔ)償方式具有集中補(bǔ)償相同的優(yōu)點(diǎn),僅無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘亢头秶鄬?duì)小些,但是分組補(bǔ)償?shù)男Ч鄬?duì)明顯,采用的也較為普遍。
(3)就地補(bǔ)償
將電容器或電容器組設(shè)在異步電動(dòng)機(jī)或電感性用電設(shè)備附近,就地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,也稱單獨(dú)補(bǔ)償。這種方式既能提高用電設(shè)備的功率因數(shù),又能改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量,對(duì)中、小型設(shè)備十分適用。
6、案例介紹
興化市某鑄鋼有限公司,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載主要是中頻爐和生產(chǎn)電機(jī),配電室有1#、2#、3#變壓器,容量均為1250kVA。從現(xiàn)場(chǎng)工作人員了解到:無(wú)功需求主要由電機(jī)產(chǎn)生,1#、2#、3#變其下電機(jī)負(fù)載基本相同,之前電容柜(補(bǔ)償形式均為共補(bǔ))投切過(guò),發(fā)生過(guò)補(bǔ)償電容被擊穿燒毀的事故,中頻爐處于保溫狀態(tài)使,系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低,已經(jīng)被罰了很多款項(xiàng)。
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量示意圖
公司工作人員在現(xiàn)場(chǎng)正常工況下,對(duì)其電能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量,然后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出主要原因有兩個(gè)方面:
,原電容柜其下補(bǔ)償電容未串抗。系統(tǒng)中主要諧波為5、7、11、13次諧波?,F(xiàn)場(chǎng)電容柜未串聯(lián)電抗器,純電容型無(wú)功補(bǔ)償裝置相對(duì)諧波電流為低阻抗通道,因此補(bǔ)償裝置易放大諧波電流,嚴(yán)重時(shí)甚至可能與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振,造成設(shè)備損毀,現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償電容被燒毀的原因就在于此。
第二,1#變數(shù)據(jù)中,中頻爐剛開啟時(shí)諧波電流182A,到保溫狀態(tài),諧波電流250A,約1.3倍;3#變測(cè)量數(shù)據(jù),兩臺(tái)中頻爐啟動(dòng)時(shí)諧波電流應(yīng)該在400A左右,而到保溫狀態(tài)會(huì)超過(guò)500A,綜合考慮治理效果和成本,建議1#變選用300A有源濾波器,3#變選用500A有源濾波器進(jìn)行諧波治理,減小電網(wǎng)諧波,這樣電網(wǎng)諧波對(duì)電容柜的沖擊也會(huì)大大降低。
現(xiàn)考慮電容補(bǔ)償這部分的整治,由于該系統(tǒng)5次及以上諧波含量較大,建議對(duì)電容柜進(jìn)線改造,串聯(lián)7%電抗率的電抗(能抑制5次及以上諧波流入電容柜)。
以3#變測(cè)量數(shù)據(jù)為例,在正常工況下(此時(shí)負(fù)載以全部開啟,電容柜未投入),負(fù)載有功總功率P約為680kW,功率因數(shù)為,若要達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù),則需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量為:
由于無(wú)功的實(shí)際輸出和加在電容兩端的電壓平方成正比:,串抗之后還有一個(gè)與電抗率有關(guān)的衰減,這樣要保證360kvar的實(shí)際輸出,裝機(jī)容量則需:
考慮到電容柜工作時(shí),電容器組能夠循環(huán)工作,避免所有電容器組滿負(fù)荷投切,故留有一定裕量,建議變壓器低壓側(cè)電容柜的裝機(jī)容量為600kvar。
智能電容配置方案:共補(bǔ)600kvar = 共補(bǔ)50kvar * 12
柜體尺寸:1200(W)*2200(H)*800(D)
智能電容主要器件選型表
每一臺(tái)智能集成電力電容器都可以獨(dú)立運(yùn)行,更可以并聯(lián)組網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)組網(wǎng)運(yùn)行時(shí),智能集成電容器組中會(huì)自動(dòng)生成一臺(tái)主機(jī)控制其他從機(jī)進(jìn)行工作,當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),從機(jī)中會(huì)再生成一臺(tái)主機(jī)繼續(xù)控制整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng);當(dāng)從機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),它將自動(dòng)退運(yùn),不影響其它智能集成電力電容器的正常運(yùn)行。
三、總結(jié)
無(wú)功補(bǔ)償是一項(xiàng)建設(shè)性的技術(shù)措施,對(duì)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要作用。電網(wǎng)和負(fù)載的特點(diǎn)選擇合理的補(bǔ)償方式是關(guān)鍵。針對(duì)目前電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀,在做無(wú)功補(bǔ)償時(shí)一定要選擇合適的裝置,避免諧振和諧波放大的現(xiàn)象,保證電容電抗的壽命和無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償效果,為客戶創(chuàng)造價(jià)值。
【參考文獻(xiàn)】
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