淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要:電容器優(yōu)化配置和投切是配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。電容器優(yōu)化配置,側(cè)重對(duì)電容器優(yōu)化投切的各種算法進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)述,分析了各種算法的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題,以促進(jìn)該研究領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞:電容器 ;配電網(wǎng) ;算法
引言
無(wú)功補(bǔ)償,在電力中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,無(wú)功補(bǔ)償可以降 低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗,提高供 電效率,改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ) 償裝置在電力中處在一個(gè)不可缺 少的非常重要的位置。合理地選擇補(bǔ)償裝 置,可以做到減少網(wǎng)絡(luò)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),諧波等諸多因素。
1、無(wú)功功率的形成
交流電在通過(guò)純電阻的時(shí)候,電能都轉(zhuǎn)成了熱能,而在通過(guò)純?nèi)菪曰蛘呒兏行?負(fù)載的時(shí)候,并不做功,也就是說(shuō)沒(méi)有消耗電能,即為無(wú)功功率,當(dāng)然實(shí)際負(fù)載, 不可能為純?nèi)菪载?fù)載或者純感性負(fù)載,一 般都是混合性負(fù)載,這樣電流在通過(guò)它們 的時(shí)候,就有部分電能不做功,就是無(wú)功 功率,此時(shí)的功率因數(shù)小于 1,為了提高電能的利用率,就要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。
2、采用無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)的作用
一,提高供電設(shè)備的利用率。在供電設(shè)備視在功率 S 一定的情況下,功率因數(shù) COSΦ 越大,該供電設(shè)備可以帶更多的有功負(fù)載(P=S*COSΦ)。
二,提高輸電效率。當(dāng)有功負(fù)載(P) 一定時(shí),因?yàn)椋≒ = UI*COSΦ),電壓 U不變化,COSΦ 越大,則電流 I 越小,電流I 在線(xiàn)路中的損耗就越小。
三,改善供電質(zhì)量。電流 I 越小,線(xiàn)路中電壓損耗就越小,線(xiàn)路末端電壓就可以得到更好的保證。
四,提高輸電安全。電流 I 小,線(xiàn)路發(fā)熱降低,提高輸電線(xiàn)路的安全。
3、補(bǔ)償容量的選擇
對(duì)于用量每分鐘 1500 轉(zhuǎn)和 3000轉(zhuǎn)的電機(jī)用額定容量(kW)30 士 0.5(kvar)的估算方法,可迅速簡(jiǎn)便地求出所需補(bǔ)償 電容的容量。以 30kW 電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn),如果電機(jī)容量小于 30kW 的每臺(tái)增加 0.5kvar。容量大于 30kW 的每臺(tái)就減少 0.5kvar。
一般農(nóng)村配電網(wǎng)中的電容容量的速算法:
電動(dòng)機(jī):隨機(jī)補(bǔ)償——Qc=(0.95-0.98)√ 3IoUn
Io——電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流 ;Un——電動(dòng)機(jī)的額定電壓。
對(duì)于排灌用普通電動(dòng)機(jī):隨機(jī)補(bǔ)償——Qc=(0.5-0.6)Pn
Pn——排灌電動(dòng)機(jī)額定有功功率。
4、配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?/strong>
低壓無(wú)功補(bǔ)償我們通常采用的方法主 要有三種:隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償。下面簡(jiǎn)單介紹這三種補(bǔ)償方式的適用范圍 及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
1),隨機(jī)補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接, 它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用 于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連續(xù)運(yùn)行(如大中型 異步電動(dòng)機(jī))的無(wú)功消耗,以補(bǔ)勵(lì)磁無(wú)功 為主。此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無(wú)功峰 荷。
隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是 :用電設(shè)備運(yùn)行時(shí), 無(wú)功補(bǔ)償投入,用電設(shè)備停運(yùn)時(shí),補(bǔ)償設(shè) 備也退出,不會(huì)造成無(wú)功倒送,而且不需 頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事 故率低等優(yōu)點(diǎn)。
2),隨器補(bǔ)償。隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器二 次側(cè),以無(wú)功補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的 補(bǔ)償方式。配變?cè)谳p載或空載時(shí)的無(wú)功負(fù) 荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無(wú)功,配變空 載無(wú)功是農(nóng)網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷的主要部分,對(duì)于 輕負(fù)載的配變而言,這部分損耗占供電量 的比例很大,從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加, 不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價(jià)。
隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn) :接線(xiàn)簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無(wú)功,限 制農(nóng)網(wǎng)無(wú)功基荷,使該部分無(wú)功就地平衡,
從而提高配變利用率,降低無(wú)功網(wǎng)損,具有較高的經(jīng)濟(jì)性,是目前無(wú)功補(bǔ)償中常用的手段之一。
3),跟蹤補(bǔ)償。跟蹤補(bǔ)償是指以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶(hù) 0.4kV 母線(xiàn)上的補(bǔ)償方式。適用于 100kVA 以上的配電用戶(hù),可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式, 補(bǔ)償效果好。
跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活,運(yùn)行維護(hù)工作量小,比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對(duì)延長(zhǎng)、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對(duì)較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。
5安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
5.1產(chǎn)品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應(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,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(kāi)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(xiàn)連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護(hù)方便,使用壽命長(zhǎng),可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>
AZC/AZCL系列智能電容器采用定式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。
5.2產(chǎn)品選型
AZC系列智能電容器選型:
AZCL系列智能電容器選型:
5.3產(chǎn)品實(shí)物展示
AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊
安科瑞無(wú)功補(bǔ)償裝置智能電容方案
6、補(bǔ)償后的經(jīng)濟(jì)效益
從補(bǔ)償后效果來(lái)看,補(bǔ)償后動(dòng)力電流可以下降 1/3 以上,有些甚至能下降 50%, 臺(tái)區(qū)線(xiàn)損基本上可以降低 2-4 個(gè)百分點(diǎn),可以起到較好的降損效果。
在電網(wǎng)中,線(xiàn)路或變壓器的可變功率損耗為:
P = I2 R ×10-3
假設(shè)一臺(tái) 50kVA 變壓器,主要負(fù)荷為 5 臺(tái) 7.5kW 三相異步電動(dòng)機(jī),月供電量20000kwh,線(xiàn)損為 7.2%,經(jīng)過(guò)無(wú)功補(bǔ)償原功率因數(shù) cosΦ1 = 0.7,提高到 cosΦ2 = 0.9。
提高負(fù)荷的功率因數(shù)與降低線(xiàn)損的關(guān)系為:
△ P% = [1-(cosΦ21/cosΦ22)]× 100%,式中
cosΦ1——負(fù)荷原功率因數(shù),cosΦ2
——補(bǔ)償后的功率因數(shù)可變損耗降低:
△ P%=[1-(cosΦ21/cosΦ22)]× 100%
=[1-(0.49/0.81)]×100%
=39.51%
月?lián)p耗電量 :7.2%×20000=1440kwh 月總損耗降低電量:39.51%×1440=569kwh
按動(dòng)力電價(jià) 0.63 元 / 千瓦時(shí)計(jì)算,月節(jié)省電費(fèi):0.63×569=358.47
參考文獻(xiàn):
(1)劉海濤,電容器在配電網(wǎng)中的應(yīng)用
(2)安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版