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淺談智能電力電容器在無功補償中的應用

時間:2020-10-10 點擊次數:116

 

周穎

富二代抖音短视频下载安装電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要:目前農村配電網無功補償一般使用傳統無功補償裝置,存在運行可靠性低、容量配置調 整困難、安裝接線複雜、維護困難、控製技術落後等問題,無法滿足現代農村用電負荷迅速劇增的 需求。針對農村家用電器為單相設備,負荷變動大,三相負荷不平衡,終端電壓低的供電現狀,提 出采用智能集成電容器混合補億方式,解決了農村低壓配電網因無功功率缺乏導致低電壓的問 題,保證了村民居住區的電壓質量。
關鍵詞:電容器;無功補償;農村配電網;控製;智能
        隨著國家對農村建設的大力支持,農村生活條件不斷改善,用電量也不斷加大,逐漸暴露出農村低電 壓的現象;以及大量單相家用電器設備使用,將導致三相負荷不平衡,配電網電壓波動大,嚴重時則會損壞 用電設備,因此,農村對電壓質量的要求也越來越高。現農村配電網大部分仍使用傳統無功補償裝置,在 380 V低壓母線上采用集中補償方式。傳統補償裝置由控製器、交流接觸器或複合開關、△形聯接的電容 器、保護器件等組成館。補償櫃體積大,安裝接線繁雜,維護困難,整機可靠性低,同時由一台控製器控製 全部補償電容器的投切,當控製器發生故障時,整個補償設備停運。這種補償模式存在控製器的瓶頸效應 隱患問題,不能實現無功平衡和電壓穩定。因此,傳統無功補償裝置已無法滿足現代農村用電負荷的迅速 增長的需求,本文提出采用智能集成電容器無功補償模式,能實現智能控製,解決農村配電網因無功功率 不足導致低電壓的問題。

1智能集成電容器的原理
        智能集成電容器主要由電網參數采樣、智能網絡、智能控製器、過零投切、電力電容器、線路保護等單 元組成。智能集成電容器一般分為上、下分體式模塊結構,模塊組裝、拆卸很方便。上方模塊由投切開關、 智能控製器、線路保護等單元構成⑵;下方模塊由一台或兩台△形聯接或一台Y形聯接電力電容器構成。 智能集成電容器采用了現代檢測、電力電子、過零投切、自動控製、計算機和網絡通訊等先進技術,其組 成框圖如圖1所示。
1.1智能控製器
        智能控製器為智能集成電容器的控製核心,采用高性能、高精度TMS320C28x係列處理器DSP和低功 耗、高性能STC89C53微控製器。STC89C53微控製器通過電壓電流互感器、濾波電路、采樣電路獲取低壓 配電網的三相電壓和電流參數,経DSP實時計算出無功功率Q、功率因數X、有功功率P、頻率f、電容值C等電力運行參數,根據用戶的需求設 定的各電力運行參數控製門閥通過 單片機判斷是否需要進行電容器組 無功補償。微控製器STC89C53通過 RS-485通信可實現與處理器DSP之 間的高速數據交換,以滿足係統的實 時性要求。

圖1智能集成電容器的組成框圖

1.2過零投切
        智能集成電容器過零投切開關 由大功率磁保持繼電器、雙向晶閘 管、阻容吸收電路和線路保護器件等 組成。電路采用電力電子技術和過零投切技 術,利用雙向晶閘管的快速導通和大功率磁 保持繼電器接點的零壓降實現互補。由單片 機控製過零點投切開關實現電力電容器的投 切,在雙向晶閘管兩端電壓為零或電流過零 時,單片機發出觸發脈衝導通或斷開雙向晶 閘管的指令,電力電容器投入或切除⑷。雙 向晶閘管隻在開關投切瞬間導通工作,大功 率磁保持繼電器則在正常運行時保持通斷狀 態,這樣確保電力電容器在投切過程中無衝 擊電流、電弧、過電壓產生,低能耗運行。過 零投切係統圖如圖2所示。

圖2過零投切係統圖


1.3智能網絡
        智能集成電容器采用智能網絡通訊技術,構建RS-485通訊網絡,以光電耦合器和獨立電源組成 RS485通信電路。每台智能集成電容器均有各自獨立的控製器,在多台控製器聯機工作時,通過通信方式 有機結合成一個整體,能自動分配ID地址,自動組網,其中地址碼小的一台為主機,其餘為從機。主機 將接收所有從機的信息,依據無功功率Q、功率因數入等電力參數,綜合分析判斷後發出命令,指揮各電力 電容器的投切。當主機故障時會自動退出,係統重新自動組網,在其餘從機中產生一台新的主機;若從機 故障時自動退出不會影響其餘從機的正常工作,避免了常規補償模式因控製器損壞而致使整個補償係統 停止工作的狀況,從而保證了補償裝置可靠運行。同時可根據實際無功補償容量的需要靈活調整電容 量,模塊投入與撤出不需設置,能自動更新配置。智能網絡示意圖如圖3所示。

圖3 智能網絡示意圖

 

2智能集成電容器的優勢分析
        智能集成電容器改進了傳統補償裝置的不足,具有過零投切、智能網絡、分相補償、溫度保護、人機接 口、接線容易、增容方便、可靠性高、低功耗等突出優點。
        (1)補償方式靈活,補償精度高。智能集成電容器組的補償方式可靈活采用共補、分補、混合補償優 化組合,解決了低壓電網負荷的變化,三相負荷不平衡的無功功率補償的問題。三相嚴重不平衡的場 合,可選用共補、分補的混合補償方式,同時還可以搭配多種不同規格的電容量進行混合補償,做到粗補、 細補兼顧,補償效果好。根據需要補償的電容量大小選用單機或多機補償,容量小時用單機獨立補償,容 量大時用多機並聯補償。
        (2)積木結構,接線簡單,擴容方便。常規補償裝置每路差不多要用30根連接線,智能集成電容器模 塊化結構,隻要用3根連接線,比常規補償裝置減少的連接線,現場安裝、接線簡單,維護方便,接點能 耗小,櫃內溫升小。增加電容器的數量和容量配置調整方便,適應用戶的實時擴容需要。
        (3)智能組網功能。智能集成電容器補償係統為主從結構,當多台智能電力電容器聯機工作時,將各 台智能電力電容器的RS485通信接口連接起來,係統開始工作後就會自動組網。這種智能補償模式消除 了傳統補償裝置控製器的瓶頸現象,提高了補償裝置的可靠性。
        (4)溫度保護。智能集成電容器內置有溫度傳感器,當電力電容器體內溫度大於溫度保護設定值時 會自動切除電力電容器⑶,達到保護電容器的目的,解決了電容器因溫度過高而出現漲肚的問題。
        (5)電能損耗小。智能集成電容器補償1 kvar要比傳統補償裝置減小能耗1W多;積木式結構,體 積比常規補償裝置減少約50百分之,連接線也減少了約80百分之,因此觸點、連接導線、元器件等減少了損耗50百分之以上。

3智能集成電容器的應用
        某農村居住區1000多戶,低壓主幹線損壓降較大,在家庭用電高峰時段電壓嚴重低於-10百分之 ,原來通 過采用調整變壓器的有載調壓檔位的措施來提高電壓,但是在非用電高峰時段電壓又嚴重高於+10百分之 ,造 成一些家用電器因電壓偏高而損壞。查明其原因是家庭用電器如空調、冰箱、風扇、洗衣機等感性負荷導 致功率因數低於0.8,農村用戶終端配電低壓無功補償嚴重不足。
        該居住區變壓器容量為1000 kVA,按變壓器容量的50百分之配置無功補償容量為500 kvar。因居民區大 都為照明、冰箱、空調、洗衣機等單相設備,選用HT-8C係列智能集成電容器,采用共補與分補的混合補償 方式,其中三相共補償容量占60百分之的總補償量為300 kvar,分相補償容量占40百分之的總補償量為200 kvar。 三相共補償智能集成電容器選用5台電容容量(30+30)kvar(每台有2組獨立投切的電容器組),額定電壓 450 V,A形接線;分相補償智能集成電容器可選10台,單台總電容容量20 kvar,其中每相容量為6.67 kvar,額定電壓250 V,Y形接線,每相均可單獨控製投切。采用智能集成電容器補償後功率因數在0.92- 0.97之間,電壓控製在±10百分之之內的範圍,有效地改善了農村配電網低電壓的用電情況。

4富二代抖音视频AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
4.1產品概述
        AZC/AZCL係列智能電容器是應用於0.4kV、50Hz低壓配電中用於節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元,晶閘管複合開關電路,線路保護單元,兩台共補或一台分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、複合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在櫃內和櫃麵由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護方便,使用壽命長,可靠性高的特點,適應現代電網對無功補償的更高要求。
        AZC/AZCL係列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管複合開關電路,自動尋找投入(切除)點,實現過零投切,具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。
4.2產品選型
        AZC係列智能電容器選型:

AZCL係列智能電容器選型:

4.3產品實物展示

AZC係列智能電容模AZCL係列智能電容模塊

 

富二代抖音短视频下载安装無功補償裝置智能電容方案

5結束語
        智能集成電容器采用了檢測、電力電子、過零投切、計算機和網絡通信等技術,具有完善的測量、計算、 分析、控製、顯示、保護等功能⑹,多台智能電力電容器聯機工作時,通過通信方式有機結合成一個整體,故 障時互不幹擾。實踐證明,智能電力電容器解決了農村配電網因無功造成低電壓的問題,保證了居住區的 電壓質量,設備運行穩定可靠,補償效果好,維護方便,使用壽命長,節能環保,適合大力推廣應用。

參考文獻:
(1)趙新衛,張紹通,楊偉傑,等.智能電容器多路階梯式補償裝置現場應用分析[J].電力電容器與無功補償,2015(1): 11-14.
(2)王祝華,曾龍海 ,楊祖雄,智能電容器在農村配電網無功補償中的應用
(3)富二代抖音官网企業微電網設計與應用手冊.2019.11版
作者簡介:周穎,女,富二代抖音官网電氣股份有限公司,主要研究方向為智能電力電容產品的研發與應用。

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