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應用于無功補償?shù)闹悄茈娏﹄娙萜?/h1>
瀏覽次數(shù):832更新日期:2020-06-04

摘要:在電力系統(tǒng)和電工設備中,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)中無功功率的輸出,使電力設備的負荷降低,為電力系統(tǒng)提升有功功率、提升功率因數(shù)、減少電力設備損耗等。
智能電容器集成了現(xiàn)代測控,電力電子,網(wǎng)絡通訊,自動化控制,電力電容器等先進技術(shù)。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置落后的控制器技術(shù)和落后的機械式接觸器或機電一體化開關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù),改變了傳統(tǒng)無功補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功補償設備具有補償效果更好,體積更小,功耗更低,價格更廉,節(jié)約成本更多,使用更加靈活,維護更加方便,使用壽命更長,可靠性更高的特點,適應了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?br />關(guān)鍵詞:智能電力電容器;無功補償;并聯(lián)電容器;自動貼切;功率因數(shù)

引言:
近年來,無功補償和諧波問題成為電能質(zhì)量中十分棘手的問題,對電力系統(tǒng)的危害也是被大家廣泛認知,國家和地方也相繼出臺了很多相關(guān)的標準和規(guī)定,由于電能質(zhì)量問題的復雜特殊性,我司作為電能質(zhì)量產(chǎn)品供應商,也是積投入研發(fā)出各類治理產(chǎn)品,制定各類解決方案,為電力系統(tǒng)保駕護航!
一、背景介紹:
1、功率因數(shù)偏低的危害
在供電系統(tǒng)中,由于感性電力負荷的存在,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)電機的輸出功率,當發(fā)電機需提高無功輸出,低于額定功率因數(shù)運行時,將使發(fā)電機有功輸出降低。
(2)降低了變電、輸電設施的供電能力。
(3)設備及線路損耗增加。
(4)功率因數(shù)愈低,還會使線路及變壓器的電壓降增大。如果是沖擊性無功負載,還會使電網(wǎng)產(chǎn)生劇烈波動,使得用電設備的運行條件惡化,以及供電質(zhì)量嚴重降低。
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)對用戶端有什么好處呢?
① 通過改善功率因數(shù),減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件,如變壓器、電器設備、導線等的容量,因此不但減少了投資費用,而且降低了本身電能的損耗。
② 良好的功因數(shù)值的確保,從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失,可以使負載電壓更穩(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)供電設備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低,那么在既有設備容量不變的情況下,裝設電容器后,可以提高功率因數(shù),增加負載的容量。
舉例而言,將1000kVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時:
補償前:1000×0.8=800kW
補償后:1000×0.98=980kW
同樣一臺1000kVA的變壓器,功率因數(shù)改變后,它就可以多承擔180kW的負載。
④ 減少了用戶的電費支出;透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費優(yōu)惠。

 

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,可實時顯示三相母線電壓、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、電容器溫度等電參量。通過內(nèi)部晶閘管復合開關(guān)電路,自動尋找較佳投入(切除)點,實現(xiàn)無弧通斷;保證過零投切,無涌流、觸點不燒結(jié)、微能耗、無諧波;同時具有抗干擾、防雷擊和電源缺相、空載跳閘的保護功能,特別適用于無功補償時切換電容器,不需加裝散熱器。
5、并聯(lián)電容器補償無功功率的方式功能特點:過零投切,分相補償,溫度保護,缺相保護,過壓、欠壓保護,諧波功能,智能網(wǎng)絡控制,高可靠性,積木結(jié)構(gòu),接線簡單,擴容方便,維護方便,*。
(1)高壓集中補償
電容器組集中裝設在企業(yè)或地方總壓降變電所的6~10kV母線上, 用來提高整個變電所的功率因數(shù),使該變電所的供電范圍內(nèi)無功功率基本平衡,可減少高壓線的無功損耗,而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。
(2)分組補償
將電容器組分別裝設在功率因數(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。這種補償方式具有集中補償相同的優(yōu)點,僅無功補償?shù)娜萘亢头秶鄬π⌒欠纸M補償?shù)男Ч鄬γ黠@,采用的也較為普遍。
(3)就地補償
將電容器或電容器組設在異步電動機或電感性用電設備附近,就地進行無功補償,也稱單獨補償。這種方式既能提高用電設備的功率因數(shù),又能改善用電設備的電壓質(zhì)量,對中、小型設備十分適用。
6、案例介紹
興化市某鑄鋼有限公司,生產(chǎn)現(xiàn)場負載主要是中頻爐和生產(chǎn)電機,配電室有1#、2#、3#變壓器,容量均為1250kVA。從現(xiàn)場工作人員了解到:無功需求主要由電機產(chǎn)生,1#、2#、3#變其下電機負載基本相同,之前電容柜(補償形式均為共補)投切過,發(fā)生過補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。


 現(xiàn)場測量示意圖



公司工作人員在現(xiàn)場正常工況下,對其電能質(zhì)量進行測量,然后結(jié)合現(xiàn)場和對測得數(shù)據(jù)進行分析,得出主要原因有兩個方面:
,原電容柜其下補償電容未串抗。系統(tǒng)中主要諧波為5、7、11、13次諧波?,F(xiàn)場電容柜未串聯(lián)電抗器,純電容型無功補償裝置相對諧波電流為低阻抗通道,因此補償裝置易放大諧波電流,嚴重時甚至可能與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振,造成設備損毀,現(xiàn)場補償電容被燒毀的原因就在于此。
第二,1#變數(shù)據(jù)中,中頻爐剛開啟時諧波電流182A,到保溫狀態(tài),諧波電流250A,約1.3倍;3#變測量數(shù)據(jù),兩臺中頻爐啟動時諧波電流應該在400A左右,而到保溫狀態(tài)會超過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有源濾波器進行諧波治理,減小電網(wǎng)諧波,這樣電網(wǎng)諧波對電容柜的沖擊也會大大降低。
現(xiàn)考慮電容補償這部分的整治,由于該系統(tǒng)5次及以上諧波含量較大,建議對電容柜進線改造,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#變測量數(shù)據(jù)為例,在正常工況下(此時負載以全部開啟,電容柜未投入),負載有功總功率P約為680kW,功率因數(shù)為,若要達到目標功率因數(shù),則需要補償?shù)臒o功容量為:


 
由于無功的實際輸出和加在電容兩端的電壓平方成正比:,串抗之后還有一個與電抗率有關(guān)的衰減,這樣要保證360kvar的實際輸出,裝機容量則需:

 


 
考慮到電容柜工作時,電容器組能夠循環(huán)工作,避免所有電容器組滿負荷投切,故留有一定裕量,建議變壓器低壓側(cè)電容柜的裝機容量為600kvar。
智能電容配置方案:共補600kvar = 共補50kvar * 12
柜體尺寸:1200(W)*2200(H)*800(D)


智能電容主要器件選型表


 
每一臺智能集成電力電容器都可以獨立運行,更可以并聯(lián)組網(wǎng)運行。當組網(wǎng)運行時,智能集成電容器組中會自動生成一臺主機控制其他從機進行工作,當主機出現(xiàn)故障時,從機中會再生成一臺主機繼續(xù)控制整個補償系統(tǒng);當從機出現(xiàn)故障時,它將自動退運,不影響其它智能集成電力電容器的正常運行。
三、總結(jié)
無功補償是一項建設性的技術(shù)措施,對電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行有重要作用。電網(wǎng)和負載的特點選擇合理的補償方式是關(guān)鍵。針對目前電網(wǎng)諧波污染嚴重的現(xiàn)狀,在做無功補償時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功補償裝置的補償效果,為客戶創(chuàng)造價值。

【參考文獻】
[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版
[2]公眾號:自動化控制技術(shù)控—侯成敬《什么是智能電容器?和普通電容器有什么區(qū)別?》