安科瑞 陳聰

摘要(yào)：分析(xī)智能(néng)集成式(shì)電(diàn)力電(diàn)容的工(gōng)作原(yuán)理及功能，結(jié)合山東環(huán)保材料(liào)製(zhì)造(zào)廠配電現狀，選(xuǎn)擇經濟(jì)可(kě)靠的(dí)方(fāng)案，智(zhì)能電容(róng)過(guò)零(líng)投切與低(dī)功耗，解(jiě)決了(liǎo)繼(jì)電器投(tóu)切產(chǎn)生湧流的(dí)問(wèn)題(tí)；接綫簡單(dān)，擴容(róng)方(fāng)便(biàn)，解(jiě)決(jué)無(wú)功補(bǔ)償櫃(guì)內空間不(bù)足，補(bǔ)償(cháng)容量不(bù)足(zú)的(dí)問題(tí)；帶(dài)有(yǒu)通訊功(gōng)能可傳輸(shū)後(hòu)台(tái)，解決(jué)了補償配電(diàn)分(fēn)散管理(lǐ)，故(gù)障報警(jǐng)不(bù)及(jí)時的問題。

關鍵詞：低(dī)壓智能(néng)電力電容器(qì)，無(wú)功補償，功率因(yīn)數(shù)

0概述

對於電力(lì)係統中的供(gōng)電(diàn)部分(fēn)，提供電(diàn)能的(dí)發電機是按(àn)要求(qiú)的額定(dìng)電壓和(hé)額定電流設(shè)計(jì)的，發(fā)電機長期(qī)運行(háng)中，電壓(yā)和電流都不能超(chāo)過額(é)定值，否(fǒu)則(zé)會(huì)縮短其使用壽命(mìng)，甚至損(sǔn)壞(huài)發電機(jī)。由(yóu)於(yú)發(fā)電(diàn)機是通(tōng)過額定(dìng)電(diàn)流與(yǔ)額(é)定電(diàn)壓(yā)之(zhī)積(jī)定額的，這(zhè)意味(wèi)著當其(qí)接入負(fù)載(zǎi)為(wéi)電阻(zǔ)時，理(lǐ)論(lùn)上(shàng)發(fā)電機(jī)得到(dào)*的(dí)利用，因(yīn)為(wéi)P= UIcosφ中(zhōng)的(dí)cosφ=1；但(dàn)是當負(fù)載為(wéi)感性或容(róng)性(xìng)時，cosφ<1,發電機(jī)就(jiù)得不(bù)到充分利用(yòng)。為(wéi)了(liǎo)較(jiào)大程度(dù)利(lì)用發(fā)電(diàn)機(jī)的容量，即發(fā)電(diàn)機產(chǎn)生(shēng)有(yǒu)功較大，就(jiù)須(xū)提高其功(gōng)率(shuài)因數。在(zài)低壓(yā)配電(diàn)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)，采用(yòng)並聯電(diàn)容器裝置(zhì)對無(wú)功功率進(jìn)行集中補償(cháng)或就地(dì)補償是(shì)降(jiàng)低綫(xiàn)損，節(jié)約電能合(hé)理的方(fāng)法。無(wú)功(gōng)功(gōng)率(shuài)補償的主(zhǔ)要功效(xiào)是：減(jiǎn)少(shǎo)設(shè)備和綫路的(dí)功率損耗(hào)；穩定(dìng)電壓，提高供(gōng)電(diàn)質(zhì)量；提高電力變壓器(qì)的(dí)承(chéng)載能力；在長距(jù)離輸電(diàn)中，提高(gāo)係(xì)統輸電穩定性和(hé)輸(shū)電能力(lì)等(děng)。

傳統(tǒng)的電容(róng)電(diàn)抗無(wú)功(gōng)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償精(jīng)度低，功能單一(yī)，安(ān)裝接綫復雜，同時(shí)不利於生產(chǎn)，運(yùn)輸，安裝(zhuāng)，調試和可(kě)靠運行，已經(jīng)嚴重(zhòng)製約(yuē)它(tā)的發(fā)展，電容器(qì)在(zài)投切過(guò)程(chéng)中(zhōng)容(róng)易產生(shēng)較大(dà)的(dí)衝擊(jī)電(diàn)流(liú)，引(yǐn)起(qǐ)電(diàn)網過(guò)電(diàn)壓，嚴(yán)重(zhòng)時(shí)會產生(shēng)諧波，對電網的穩定性產(chǎn)生影響。為(wéi)解決(jué)這(zhè)些問(wèn)題(tí)，可(kě)改用具有(yǒu)過(guò)零投(tóu)切(qiē)技術的(dí)低壓智(zhì)能集成式電(diàn)力電容(róng)器作(zuò)為(wéi)補(bǔ)償裝(zhuāng)置。

1，原(yuán)理(lǐ)分析(xī)

AZCL智(zhì)能集成式諧(xié)波(bō)抵製電(diàn)力(lì)電容(róng)以共補電(diàn)容或分補電(diàn)容為主(zhǔ)體，采用微型電子元件技術，微型(xíng)傳感器(qì)技術，微型(xíng)網(wǎng)絡技(jì)術(shù)和電器製(zhì)造技(jì)術(shù)，將智(zhì)能組(zǔ)件，控製(zhì)器(qì)，電容(róng)器，電(diàn)抗器(qì)，塑(sù)殼斷路器等元件微型化(huà)，整機(jī)體(tǐ)積小，結(jié)構精(jīng)巧。智(zhì)能(néng)電容(róng)控製(zhì)器通(tōng)過電流互感器(qì)，電壓(yā)采(cǎi)樣(yàng)計算出無(wú)功缺額(é)，功(gōng)率因數等參數(shù)，以(yǐ)工業級MCU為(wéi)核(hé)心，同AD轉(zhuǎn)換，RS-485通訊(xùn)，LCD顯示，數(shù)據存(cún)儲(chǔ)等(děng)構(gòu)成(chéng)一個係(xì)統，集采(cǎi)集，運(yùn)算，分(fēn)析，控(kòng)製(zhì)，通信(xìn)，人(rén)機(jī)交互，數據(jù)存儲(chǔ)於一體。

1.1智能(néng)網絡控(kòng)製功能(néng)。

自動(dòng)檢測及跟(gēn)蹤(zōng)係統中(zhōng)的無功功率變化，自動投切(qiē)電容(róng)器(qì)組。投切(qiē)方(fāng)法為：容(róng)量相同的電容器(qì)，按循(xún)環投(tóu)切(qiē)原(yuán)則；容量(liáng)不(bù)同的(dí)電容器，按適(shì)補(bǔ)原則(zé)進行投切；先投(tóu)先(xiān)切(qiē)，先(xiān)退(tuì)先投。補(bǔ)償(cháng)工況恒定時，電(diàn)容器(qì)每(měi)一小時(shí)循環(huán)投(tóu)切一次，避免單隻電容(róng)器長時間(jiān)投運。

1.2 快速投切(qiē)電(diàn)容器(qì)功能

投切開關選(xuǎn)用(yòng)復合(hé)開關，無觸點(diǎn)過零投切，配(pèi)合(hé)專(zhuān)用的智能(néng)電容(róng)無功補(bǔ)償(cháng)控製器(qì)，動作時間(jiān)縮(suō)短(duǎn)到1s，動態追(zhuī)蹤(zōng)補償(cháng)係統(tǒng)所(suǒ)缺少的無功功(gōng)率(shuài)，力爭(zhēng)使綫(xiàn)損(sǔn)降到較低水平(píng)。復(fù)合開關電路包含(hán)可控矽(guī)過零(líng)檢(jiǎn)測與觸(chù)發(fā)模塊，可控(kòng)矽保護模(mó)塊(kuài)，磁(cí)保持(chí)繼電器驅(qū)動模(mó)塊(kuài)。電路采用(yòng)電力(lì)電子可控矽(guī)與(yǔ)大(dà)功(gōng)率(shuài)磁保持繼(jì)電(diàn)器(qì)復合技(jì)術，利用可(kě)控(kòng)矽的快(kuài)速(sù)導通和磁保(bǎo)持繼電(diàn)器觸點的(dí)零(líng)壓降(jiàng)實現(xiàn)互補，做(zuò)到(dào)過零(líng)投(tóu)切(qiē)和(hé)低(dī)功耗運行(háng)。合(hé)閘(zhá)時，該(gāi)電(diàn)路(lù)實時(shí)檢測可控矽(guī)兩(liǎng)端電壓差(chà)，當(dāng)電壓差基(jī)本為0時(shí)，觸發可(kě)控矽(guī)導(dǎo)通，無衝(chōng)擊湧(yǒng)流，做(zuò)到柔性(xìng)投(tóu)入(rù)；穩定後(hòu)，磁保(bǎo)持繼電器吸合(hé)，短路可(kě)控(kòng)矽的兩(liǎng)端電極(jí)，通過(guò)繼(jì)電器(qì)觸點(diǎn)接(jiē)通主回(huí)路，降(jiàng)低開關(guān)壓降(jiàng)，同時(shí)繼(jì)電器(qì)觸(chù)點通過(guò)永(yǒng)磁(cí)元件(jiàn)定(dìng)位(wèi)保持進一步(bù)降低(dī)功耗。

1.3測量(liáng)功(gōng)能

可(kě)測量(liáng)係(xì)統電(diàn)壓，電流，頻率，有功(gōng)功(gōng)率，無(wú)功功率(shuài)及功(gōng)率因(yīn)數等(děng)電參(cān)量，也(yě)可以檢(jiǎn)測(cè)各次(cì)電壓(yā)，電流(liú)諧波，實時(shí)查(chá)看電網參數(shù)。

1.4分(fēn)相(xiāng)補償功能

分相型(xíng)電容器(qì)可對各相上的電(diàn)容(róng)器(qì)進(jìn)行(háng)分(fēn)別(bié)投(tóu)切，提高對(duì)係(xì)統無(wú)功功率的補(bǔ)償精(jīng)度，使三(sān)相無功(gōng)功(gōng)率(shuài)不(bù)平(píng)衡的(dí)係統得到(dào)了良(liáng)好的(dí)補償。

1.5保護(hù)功能

電(diàn)容器有過壓，欠壓(yā)，欠(qiàn)流，過溫，斷(duàn)相(xiāng)，過(guò)諧保(bǎo)護。當電(diàn)容(róng)器內部溫(wēn)度超(chāo)過60℃時，電容器會整機(jī)退出運(yùn)行，確(què)保係(xì)統安全(quán)。

1.6通信功(gōng)能

電(diàn)容(róng)器和(hé)控製器之間采(cǎi)用(yòng)網(wǎng)綫(xiàn)連接，控製器與(yǔ)後台采用RS485通(tōng)訊(xùn)連(lián)接，便(biàn)於(yú)大(dà)量(liáng)采集數據，上(shàng)傳數據(jù)及與外設監(jiān)控終端(duān)進行信息(xī)交換，構(gòu)成係(xì)統工作(zuò)。

1.7抵(dǐ)製諧(xié)波功能

將(jiāng)電(diàn)抗器與電容器(qì)串(chuàn)聯構成LC回(huí)路，降低諧波的(dí)失真，對於高於(yú)LC回路自振頻率(shuài)的(dí)諧波而(ér)言，表現為感性，避(bì)免了諧振(zhèn)。7%電(diàn)抗器(qì)能夠合(hé)理抵(dǐ)製5，7次(cì)以上諧波(bō)，防止(zhǐ)電容器過熱，絕緣介質(zhì)老化及(jí)自愈性(xìng)能下(xià)降等不利(lì)因(yīn)素(sù)的(dí)發生(shēng)。

2，現場(cháng)案(àn)例：

山東某環保材料(liào)製(zhì)造廠(chǎng)，主要經(jīng)營(yíng)仿(fǎng)木(mù)裝飾(shì)品，仿木綫(xiàn)材製品，畫框，相框(kuàng)等，占地(dì)麵積(jī)142畝，主(zhǔ)要包(bāo)括廠房，辦(bàn)公樓，展(zhǎn)示(shì)廳(tīng)，食堂(táng)，員工(gōng)宿舍等(děng)。其配電(diàn)係(xì)統是(shì)由(yóu)數台10/0.4KV主變(biàn)壓(yā)器(qì)，經(jīng)低壓(yā)配電設(shè)備(bèi)向(xiàng)用電設備供電。廠房車間變壓(yā)器容量(liáng)為1600kva，負載總容量(liáng)為1020kw，當(dāng)前(qián)功(gōng)率(shuài)因(yīn)數為0.8，要(yào)將功率因(yīn)數(shù)提高(gāo)到(dào)0.95左(zuǒ)右，其主要負(fù)載(zǎi)為(wéi)加(jiā)熱爐，電動機等(děng)，負載諧(xié)波(bō)以5，7次(cì)為主(zhǔ)，選(xuǎn)用7%智能電(diàn)容(róng)；辦公樓變(biàn)壓器1250kva，負(fù)載總(zǒng)容量為650kw，當前功率(shuài)因(yīn)數0.75，其(qí)主要(yào)負(fù)載為開關電源，照(zhào)明(míng)等(děng)，諧(xié)波以(yǐ)3次諧(xié)波(bō)為(wéi)主,選用(yòng)14%智能電容(róng)。

圖(tú)1 廠(chǎng)房(fáng)車(chē)間(jiān)配電圖(tú)

圖(tú)2 辦公(gōng)樓配電圖(tú)

3，解決(jué)方(fāng)案

廠(chǎng)房車(chē)間的(dí)低壓(yā)配(pèi)電係統(tǒng)主要(yào)為(wéi)三(sān)相負載(zǎi)加(jiā)熱(rè)爐，電動機，主(zhǔ)要(yào)引(yǐn)起5，7次諧波，采用7%電抗進行調(tiáo)諧處(chǔ)理，保護電容(róng)器(qì)不受(shòu)諧(xié)波影響從(cóng)而(ér)放(fàng)大電(diàn)流(liú)。安(ān)裝(zhuāng)容量(liáng)為600kvar，選(xuǎn)用共補(bǔ)，7%智能(néng)電容(róng)，補(bǔ)償(cháng)功率因數達到0.95左右，滿(mǎn)足(zú)客戶要(yào)求。使用(yòng)普(pǔ)通電容電(diàn)抗，至少需(xū)要(yào)兩套寬1000*深1000的櫃子(zǐ)，現在(zài)安裝(zhuāng)AZCL智能集成(chéng)式諧波(bō)抵(dǐ)製電力電(diàn)容(róng)器(qì)，隻需(xū)要(yào)兩套寬(kuān)800*深800的櫃子，櫃(guì)體(tǐ)空(kōng)間也大大(dà)節省，接綫(xiàn)簡(jiǎn)單(dān)，安(ān)裝方(fāng)便(biàn)，可(kě)靠性(xìng)更(gēng)高。

辦公樓的(dí)低壓(yā)配(pèi)電係(xì)統(tǒng)有(yǒu)大量的諧波源負荷(hé)，會(huì)產生3，5，7次諧波，大(dà)量的單(dān)相非綫(xiàn)性(xìng)負荷(hé)會造成三相(xiāng)不平(píng)衡，諧(xié)波超標，中性(xìng)綫(xiàn)諧(xié)波(bō)過載等電(diàn)能質(zhì)量(liáng)問(wèn)題(tí)，進行無(wú)功(gōng)補償(cháng)須要(yào)考慮(lǜ)諧(xié)波(bō)的影響。計算得(dé)無功需(xū)量為(wéi)350kvar，安裝容量(liáng)為480kvar，考(kǎo)慮到係統(tǒng)中(zhōng)帶有的(dí)諧(xié)波(bō)，安裝共補(bǔ)300kvar，分(fēn)補180kvar容(róng)量(liáng)的14%智能電(diàn)容(róng)，實(shí)際功率因數達(dá)到(dào)0.94，符合要求(qiú)，使用(yòng)普通(tōng)電容(róng)電抗，至少(shǎo)需要(yào)兩套(tào)寬1000*深(shēn)1000的(dí)櫃子，現在安裝AZCL智能集(jí)成式諧波抵(dǐ)製電(diàn)力電(diàn)容器(qì)，隻(zhī)需(xū)要(yào)兩(liǎng)套(tào)寬800*深800的櫃子(zǐ)，櫃體空間(jiān)也(yě)大(dà)大(dà)節(jié)省，接綫簡單，安裝方(fāng)便，可(kě)靠性更高。

4，AZCL智能集(jí)成(chéng)式諧波(bō)抵(dǐ)製電力電(diàn)容(róng)器(qì)

4.1 概(gài)述(shù)

     AZCL智能(néng)集成(chéng)式(shì)諧(xié)波抵製電(diàn)力(lì)電容器是應(yīng)用於0.4kV，50Hz低壓配電(diàn)中用(yòng)於節省能源，降低(dī)綫損(sǔn)，提(tí)高功率因數和電(diàn)能質(zhì)量的(dí)新(xīn)一代無功補(bǔ)償(cháng)設備(bèi)。它(tā)由智(zhì)能(néng)測(cè)控單(dān)元，晶(jīng)閘管復合(hé)開(kāi)關電路(lù)，綫(xiàn)路(lù)保(bǎo)護單元(yuán)，電容器和電(diàn)抗器(qì)構成。AZCL低(dī)壓(yā)智能(néng)電(diàn)力電(diàn)容器采用(yòng)定製(zhì)段式LCD液晶顯(xiǎn)示器，可顯(xiǎn)示三(sān)相母綫(xiàn)電(diàn)壓，三相(xiāng)母綫電(diàn)流(liú)，三相(xiāng)功率因(yīn)數(shù)，頻率，電(diàn)容(róng)器(qì)路(lù)數及(jí)投(tóu)切(qiē)狀(zhuàng)態(tài)，有(yǒu)功(gōng)功率，無功功(gōng)率，諧(xié)波電壓總(zǒng)畸(jī)變率(shuài)，電容器溫(wēn)度(dù)等。通(tōng)過內部晶閘管(guǎn)復合開(kāi)關電(diàn)路，自動尋找較(jiào)佳(jiā)投(tóu)入（切除(chú)）點(diǎn)，實現過(guò)零投切(qiē)，具有過(guò)壓保(bǎo)護，缺(quē)相保(bǎo)護(hù)，過(guò)諧保護，過溫保(bǎo)護(hù)等保(bǎo)護功能(néng)。

3.2 技術(shù)參數

4.3 接(jiē)綫(xiàn)方式

5，結(jié)束(shù)語

在山東(dōng)環保材(cái)料(liào)製造(zào)廠項(xiàng)目(mù)中(zhōng)，功率(shuài)因數(shù)普遍(biàn)偏(piān)低(dī)，電費罰款較(jiào)多，使(shǐ)用(yòng)AZCL智(zhì)能集成式諧波抵(dǐ)製電力(lì)電容器發(fā)出(chū)無功，提(tí)高受(shòu)電(diàn)端(duān)母綫(xiàn)的電壓水(shuǐ)平(píng)，減(jiǎn)少了綫路(lù)上感性無功的輸出，降低(dī)了電(diàn)壓和功率(shuài)損(sǔn)耗，因而(ér)提高(gāo)了綫路的輸電能(néng)力(lì)。AZCL智(zhì)能集(jí)成式諧波(bō)抵製電力電容器(qì)操(cāo)作簡(jiǎn)單(dān)，功能齊全，能(néng)合理地解決用戶(hù)問題(tí)，達(dá)到節能的效果。無論從經濟性(xìng)還(huán)是從實(shí)用性(xìng)而言，都(dū)具(jù)有(yǒu)廣(guǎng)泛的推(tuī)廣價(jià)值。電(diàn)網(wǎng)既產生有功(gōng)也產(chǎn)生無(wú)功，而無功(gōng)在電網傳輸(shū)過(guò)程中(zhōng)會有損(sǔn)耗(hào)，低(dī)壓(yā)智(zhì)能電(diàn)力電容(róng)進行(háng)無(wú)功(gōng)補償，從而提高功率因數，合理地改良了(liǎo)用電(diàn)質(zhì)量，節(jié)約用電成本，減少(shǎo)企業的(dí)開支，可(kě)減(jiǎn)少綫(xiàn)路(lù)的損耗(hào)，提(tí)高(gāo)電網輸電的效(xiào)率(shuài)。

6，參(cān)考文獻

[1] 企業微(wēi)電(diàn)網設(shè)計與(yǔ)應用(yòng)手(shǒu)冊.2020.6

[2]劉(liú)亞東，薛(xuē)亞彬(bīn).基(jī)於(yú)DSP的低壓智(zhì)能(néng)電(diàn)容(róng)器的研(yán)究(jiū)與設(shè)計(jì)[J].電工技術(shù)，2018，1（下）：7，9

[2] 王(wáng)兆(zhào)安(ān)，劉進軍(jūn)，王(wáng)躍，等(děng).諧(xié)波(bō)抑製和無(wú)功功率補償[M].地3版(bǎn).北京：機械(xiè)工(gōng)業出版(bǎn)社.2015

[4] 郭國方(fāng).無(wú)功(gōng)補償(cháng)在(zài)城(chéng)市配電(diàn)網(wǎng)中的應用[J]，電(diàn)網技(jì)術，2007，31（增刊(kān)1）：229，230