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淺談智能低壓電容器在無功補償係統的應用

時間:2020-10-15 點擊次數:82

周穎

富二代抖音视频電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要:介紹了一種基於智能電容器的新式無功補償係統在工程項目中的應用,從結構和功能上對該智能電力電容器模塊進行了剖析,並與具體項目相結合,描繪了低壓無功補償的發展方向。

關鍵詞:低壓無功補償智能電容器模塊化應用

0 引言

  近年來,隨著電力電子技術、微電子技術、計算機技術、通信技術等的快速進步,低壓電網無功補償正快速地向過零投切、智能化、模塊化方向發展,產品的質量和性能有了大幅度提高,功能也日趨多元化。

傳統低壓無功補償係統由1隻控製器、若幹組電容器和投切開關雜、可維護性差、各元件間單一連接,無法實現整機的自我診斷以及每組電容器電流及溫度的保護,給運維以及一些保護部件在低壓電氣櫃內組合而成口,整櫃元件多、體積大、安裝接線複工作造成了不便。為此,在某音樂噴泉項目的無功補償係統中,引入了模塊化、智能化的理念,並采用智能電容器模塊作為補償主體。智能電容器是把1組電容器本體、過零投切開關、保護部件等通過智能測控單元有機的結合,組成補償模塊。模塊自身、模塊間、模塊與控製器均可以實現自適應通信,即插即用。各台模塊通過通信方式結合成一個整體,工作時相互聯係,故障時互不幹擾,做到了智能控製。

1 智能電容器模塊的電氣結構與原理

  如圖1、圖2所示,智能電容器模塊由智能測控單元、晶閘管複合開關電路、線路保護單元、2台△型(三相補償)或1台Y型(分相補償)低壓電力電容器構成,它們各自獨立工作又互相聯係。

  (1)智能測控單元。智能測控單元以工業級DSP為核心,同AD轉換、CAN-BUS通信、LCD顯示、數據存儲等構成一個係統,集釆樣、運算、分析、控製、通信、人機交互、數據存儲於一體,與其它部件進行數據交換,從而有效地協調整個智能電容的工作。同時,智能測控單元還集成了外部通信功能,可以把本機的運行工況和測量數據通過RS-485接口與外部設備通信以及與其它智能電容器、控製器或後台監控係統進行數據交換,做到了透明化、智能化和模塊化。

圖1三相補償式智能電容器模塊電氣原理圖

 

圖2分相補償式智能電容器模塊電氣原理圖

 

  (2)可控矽複合開關電路。晶閘管複合開關電路包含了可控矽過零檢測與觸發模塊、可控矽保護模塊、磁保持繼電器驅動模塊及開關故障檢測模塊。電路采用電力電子可控矽與大功率磁保持繼電器複合技術,利用可控矽的快速導通和磁保持繼電器觸點的零壓降實現互補,做到過零投切和低功耗運行。合閘時,該電路可實時檢測可控矽開關兩端(即電力電容器與電網)的電壓差,當電壓差基本為0(相差小於3V)時,觸發可控矽導通,無衝擊湧流,做到柔性投入;之後,磁保持繼電器吸合,短路可控矽的兩端電,通過繼電器觸點接通主回路,降低開關壓降;同時繼電器觸點通過永磁元件定位保持進一步降低功耗。分閘時反之。

  (3)線路保護單元。線路保護單元由空氣開關、快速熔斷器及電流檢測回路組成。此單元旨在保護智能電容器整機,當智能電容器發生過負荷、三相不平衡或內部短路等故障時,線路保護單元實時跳閘,以保護電網不受影響。

  (4)電力電容器。電力電容器采用幹式自愈式金屬化薄膜電容器,使用高溫薄膜卷繞、環氧樹脂材料灌封,罐內填充氮氣或蛭石,設置防爆裝置,無泄漏;內置溫度傳感器,把電容器的實時溫度信號傳送至智能測控單元,用作過溫保護判據。

2 智能電容器的應用研究

  智能電容器模塊有三相補償和分相補償兩個係列,可按8:4:2:1的容量配比原則分為不同容量等級的多種模塊。三相補償模塊內部設有2組△型電力電容器和2組投切開關,可單獨投切,提高了補償精度;分相補償模塊內部有3隻單相電力電容器,釆用Y型連接,並接到零線,並通過3隻獨立的可控矽複合開關電路與電網三相相連,可做到每相單獨控製,從而實現分相補償功能。

  由於智能電容器具備完整的測量、分析、控製、保護等功能,同時具有和傳統補償類似的控製器、投切開關、電力電容器等部件,因此,它可以單獨接入電流取樣信號進行無功補償。若單台補償容量不夠時,可釆用多台並聯來擴展補償容量,此時隻需將聯機電纜線相互連接即可。

  本項目中的變壓器容量為2500kVA,按變壓器容量配置的無功功率補償容量為1250kvar。考慮到項目中大量釆用照明等單相設備,因此在總無功補償中配置約的分相補償電容器,即總補償容量為1250kvar,其中三相補償電容為750kvar,分相補償電容為500kvaro分別采用三相補償和分相補償智能電容器模塊為主體來實施,電容器選型見表1,一次係統圖如圖3所示。

表1智能電容器配置表

FST-QMZS(S)/450-20.20型為三相補償智能電容器,其額定電壓為450V;電容容量(20.20)表示1台智能電容器有2組可獨立投切的電容器組,分別為20kvar和20kvar,同理,(20.10)表示2組電容器組分別為20kvar和lOkvar。FST-QMZF(S)/250-20型智能電容為分相補償智能電容器,其額定電壓為250V,Y型連接,三相總容量為20kvar,每相為6.67kvar,且每相可單獨控製投切。由上述選型可知三相電容器共有40組,其中20kvar的為35組,lOkvar的為5組,這樣配置可按1:2編碼投切,以提高精度;同時相同容量的電容器組又有多台,可循環投切,延長了使用壽命。

CS-三相補標式智能電容器;CF—分相補慘式督能電容保護控製器

圖3音樂噴泉項目一次係統圖

 

3 基於智能電容器的補償裝置特點

  (1) 電容組數多,補償精度高。補償係統共選擇智能電容器45台,其中三相補償智能電容器20台共40組,分相補償智能電容器25台共75組,這是傳統無功補償裝置不可比擬的。由於組數越多,補償級差就越小,因此本項目中補償級差為lOkvar,也就是說,一旦電網缺額無功功率大於lOkvar,就可進行補償,補償精度是變壓器容量的1/250。多組容量相等的電容器按循環投切,容量不等的則按無功值編碼投切,既保證了補償精度,又盡量讓電容器組動作次數均等,延長了使用壽命。

  (1)模塊體積小,節省安裝空間。智能電容器340mmX85mmX305mm的尺寸可采用刀片式安裝方式,在電氣櫃內安裝上下兩層,每層安裝8隻智能電容器。可選3隻800mmX1000mmX2350mm的GCS櫃,就可裝下45台智能電容器,且櫃內除了刀熔隔離開關外,僅有智能電容器,整潔、美觀、可靠。

  (2) 係統化補償,提高可靠性。45台智能電容器聯機工作,組成一個補償係統,釆用一主多從的的模式。每隻智能電容器獨立釆樣,並把數據傳送至主機進行分析,主機發出控製命令控製45台智能電容器有序投切。從機出現故障時,自動退出補償係統,不影響其它智能電容器工作;主機出現故障時,也自動退出補償係統,由剩下的從機再次自動選舉產生一個主機。任何一台智能電容器出現故障,不論是主機還是從機,整個補償係統僅補償容量減小,不影響正常運行,避免了傳統無功補償係統中的控製器一旦損壞則整個補償係統癱瘓的情況。

  (3) 模塊化組裝,標準化生產。智能電容器二次回路及電流互感器配件均采用標準接口拔插式設計。在成套設備廠生產時,隻需把智能電容器安裝固定,從櫃內刀熔隔離開關下端頭引出母線接入一次回路端頭,再把二次聯機電纜線安插到位,讓智能電容器之間、智能電容器與其配件“電容投切狀態指示器”和“無功功率自動補償控製器”形成一個通信係統即可。這就省去了複雜的二次線路,有利於標準化生產,降低了生產環節故障率。

  (4)模塊化使用,易維護擴容。智能電容器二次接口釆用標準接口拔插式設計,當個別模塊出現故障退出補償係統時,可直接拆除更換備用元件以便維修;當係統補償容量不夠時,可直接增加智能電容器,而不需要考慮控製器的接口數量及繁雜的電容、開關、保護元件等散件的安裝與接線。

4 富二代抖音短视频下载安装AZC/AZCL智能電容器介紹及選型

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 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

  基於智能電容器的新式低壓無功補償裝置是傳統無功 補償裝置的一種變革,是現代電力電子技術、檢測技術、 微電子技術、計算機和網絡通信技術發展的必然成果。它 不僅通過模塊化設計實現了裝置的小型化,方 便了設備的運維;而且通過模塊間的通信網絡,實現了整 個係統的相互配合和獨立運行,體現了智能化、標準化、高性能的特點。

參考文獻:

【1】郭國方.無功補償在城市配網中的應用【J】.電網技術.2007.31(增刊1):229.230

【2】魏林,基於智能電容器的新式無功補償係統的應用研究

【3】富二代抖音短视频下载安装企業微電網設計與應用手冊.2019.11版

 

作者簡介:周穎,女,富二代抖音短视频電氣股份有限公司,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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