摘要：介紹了箱式變電站無(wú)功補償裝置中智能集成電力電容器的組成、特點(diǎn)及應用情況。
關(guān)鍵詞：箱式變電站；功率因數；電力電容器
1 前言
由于結構緊湊、占地少、外形美觀(guān)等原因，箱式變（包括美式箱芟和歐式箱變）的應用越來(lái)越廣泛。 但箱式變在運行中普遍存在無(wú)功補償裝置中的電容器容量不足問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題導致在額定容量運行時(shí)功率因數偏低，達不到電力部門(mén)要求的0.9或以上的標準。由于箱式變的應用較為廣泛，解決箱式變無(wú)功補償不足問(wèn)題對于提高供電系統及負載的功率因數，降低電網(wǎng)損耗具有現實(shí)意義。
2 原因分析
箱式變結構緊湊且體積小，補償電容器容量與變壓器容量比為1：5左右，達不到無(wú)功補償容量為變壓器容量的30%~40%的一般要求。當負載偏重于感性時(shí)，使補償不足，功率因數不能達標。如 630kVA箱式變電站，配置補償電容器為120kvar~ 130kvaro箱式變空間狹小，并為封閉型，使箱內溫度偏高。根據規定，電容器補償的環(huán)境溫度超過(guò)40℃時(shí)應退出運行。實(shí)測補償室內溫度在額定負載運行超過(guò)40℃，特別是夏天，環(huán)境溫度加上接觸器發(fā)熱引起溫度升高，筆者實(shí)測箱式變中溫度達60℃以上，對電容器組正常運行不利。電容器組釆用熔斷器作短路及熱繼電器進(jìn)行過(guò)載保護。因補償室內溫度偏高，常出現熱繼電器誤動(dòng)，致電容器組控制接觸器失電,斷路跳閘，補償電容器退出運行，致無(wú)功補償不足。
3 傳統解決措施
保留電容器組熔斷器的短路保護，退岀過(guò)載保護，對熱繼電器控制回路常閉輔助觸點(diǎn)短接，防止因溫度高誤動(dòng)。在低壓室補償電容器下方裝低噪聲軸流風(fēng)機，自動(dòng)控制風(fēng)機，確保安全運作。在感性負載集中處就地補償,或在箱式變附近加補償裝置。上述措施實(shí)施后，可以改善補償效果，明顯提高功率因數，使變壓器容量能得到充分利用。但實(shí)際上釆取以上解決問(wèn)題的同時(shí)，實(shí)質(zhì)上箱式變本身的無(wú)功補償能力并沒(méi)有得到解決（如加裝設備），同時(shí)帶來(lái)了高溫運行不可靠性因素，加快了電容的老化和衰減，加裝了設備等于擴大了投資。因此，超越原來(lái)的解決方法，在傳統無(wú)功補償裝置的原理和產(chǎn)品上進(jìn)行創(chuàng )新， 才是解決箱式變無(wú)功補償不足問(wèn)題的根本。經(jīng)過(guò)研究人員和企業(yè)研發(fā)人員的共同努力，通過(guò)產(chǎn)品創(chuàng )新， 一種全新的無(wú)功補償裝置——智能集成電力電容器應運而生。智能集成電力電容器因為具有高度集成 而小型化、過(guò)零投切耗能低、補償效果好等特點(diǎn)，從根本上解決了箱式變由于空間狹小、傳統接觸器投 切開(kāi)關(guān)產(chǎn)生熱量大等問(wèn)題，使箱式變能安裝足夠容量的補償裝置，解決無(wú)功補償不足的問(wèn)題。
4 智能集成電力電容器
隨著(zhù)微電子技術(shù)、數字控制技術(shù)及通信與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應用，國外智能電器得到了長(cháng)足的發(fā)展。電器向緊湊型、模塊化和組合化型式發(fā)展。智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò )化、可靠性、可用性、可維性、節能、環(huán)保和安全成為智能電器發(fā)展的主流。智能集成電力電容器正是在智能電器總體發(fā)展柜架上開(kāi)發(fā)出來(lái)的全新一代低壓無(wú)功補償裝置。它由智能測控模塊、晶閘管復合開(kāi)關(guān)模塊、線(xiàn)路保護模塊及電力電容器等組成，替代了原來(lái)由智能控制器、熔絲、 復合開(kāi)關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器及指示燈等散件在柜內和柜面由導線(xiàn)連接而組成的成套自動(dòng)無(wú)功補償裝置。改變了傳統無(wú)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(kāi)關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù)，改變了傳 統無(wú)功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式，從而使新一代低壓無(wú)功補償設備具有補償效果更好、功耗更低、體積更小、節約成本更多、使用更靈活、維護更方便、使用壽命更長(cháng)及可靠性更高的特點(diǎn)，適應了現代電網(wǎng)對無(wú)功補償的更高要求。智能集成電力電容器的原理框圖如圖1所示。
5 智能集成電力電容器在箱式變應用的優(yōu)勢
智能集成電力電容器不僅具有智能化程度高、補償效果優(yōu)化(實(shí)現混合補償)、過(guò)零投切技術(shù)，對箱式變來(lái)說(shuō)主要是它具有高度集成小型化、能耗小等特點(diǎn)，滿(mǎn)足了箱式變無(wú)功補償裝置空間小的特點(diǎn)，應用起來(lái)效果良好，其優(yōu)勢如下。
（1）高度集成小型化，解決了因空間小補償不夠的問(wèn)題。由圖2、圖3及圖4可以直觀(guān)看到智能集成電力電容器與傳統無(wú)功補償設備的比較。與同容量的補償設備相比，它占有空間不到原來(lái)的50%，接線(xiàn)節省80%。在箱式變中，原來(lái)同樣大小的空間，可以布置2倍以上原傳統無(wú)功補償設備的容量，大大提高了箱式變的無(wú)功補償容量。
（2）低能耗，解決了運行溫度高問(wèn)題。常規補償裝置接通補償電路需要交流接觸器，交流接觸器觸點(diǎn)需要電磁線(xiàn)圈保持，每只交流接觸器(按CJ19繼電器吸持容量計算)需消耗15W，一般每一路可接通 13kvar,相當于近1kvar電容補償在開(kāi)關(guān)上就要消耗1W多的電能。而智能集成電力電容器釆用了磁保持繼電器，磁保持繼電器內，銜鐵由永磁體吸持，電路接通后，不再消耗電能。箱式變空間小，又較密閉， 散熱條件差，由于原傳統無(wú)功補償設備使無(wú)功補償室溫度高，發(fā)熱量大，致使電容器運行條件差，易引 熱繼電器動(dòng)作，使電容器退出運行；還使電容器運行條件差，造成電容使用壽命縮短。智能集成電力電容器因釆用磁保持繼電器，能耗低，無(wú)功補償室不會(huì )因此而溫升過(guò)高，這樣就解決了原來(lái)電容器因溫度高退出運行、溫度高影響電容壽命等問(wèn)題。
（3）模塊化設計，安裝、檢修、擴容方便。由于箱式變空間狹小，安裝和檢修箱式變非常困難，不便操作。智能集成電力電容器實(shí)現了標準化、模塊化， 取代了傳統的控制器、空氣開(kāi)關(guān)、交流接觸器、熱繼電器和電容器，將其合為一個(gè)整體，組屏安裝的時(shí)候釆用積木堆積方式。多臺電容器組屏安裝，生產(chǎn) 工時(shí)比傳統模式減少60%以上，同時(shí)減少80%連接線(xiàn)，減少80%的節點(diǎn)，柜內簡(jiǎn)潔，在使用現場(chǎng)快速組裝。產(chǎn)品體積小，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，隨著(zhù)用電用戶(hù)電力負荷的增加，可以隨時(shí)增加電容器的數量，改變了常規模式因接線(xiàn)復雜，一成不變的局限性，適應企業(yè)發(fā)展的需要，可以分期投資。產(chǎn)品本身高智能化、使用傻瓜化，安裝非常簡(jiǎn)單，易維護。若發(fā)現產(chǎn)品面板上故障指示燈亮，只要拆下電容器，用新的換上，如同更換電池一樣方便。不需要專(zhuān)業(yè)電工，維修及時(shí)， 使補償效果大大提高，維護成本只有其他補償裝置的10%左右。
6 安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
AZC/AZCL系列智能電力電容補償裝置是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線(xiàn)損、提高功率因數和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，線(xiàn)路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成?？商娲Ｒ幱扇劢z、復合開(kāi)關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線(xiàn)連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補償裝置。改變了傳統無(wú)功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式，具有補償效果更好，體積更小，功耗更低，價(jià)格更廉，節約成本更多，使用更加靈活，維護更方便，使用壽命更長(cháng)，可靠性更高的特點(diǎn)，適應了現代電網(wǎng)對無(wú)功補償的更高要求。
（1）AZC系列智能電容器采用晶閘管復合開(kāi)關(guān)投切，較佳投切點(diǎn)，實(shí)現無(wú)弧通斷；完善的保護功能，集成在一個(gè)模塊內，安裝方便。
AZC系列智能電容器選型：
（2）AZCL是在A(yíng)ZC基礎上，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(shí)時(shí)顯示三相母線(xiàn)電壓、三相母線(xiàn)電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等電參量。通過(guò)內部晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找較佳投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現無(wú)弧通斷；保證過(guò)零投切，無(wú)涌流、觸點(diǎn)不燒結、微能耗、無(wú)諧波；同時(shí)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(wú)功補償時(shí)切換電容器，不需加裝散熱器。
7 總結
該產(chǎn)品在某電力系統多臺箱式變檢修中采用，安裝方便，運行可靠，補償效果好，得到安裝人員和用戶(hù)的好評。在新項目箱式變的設計中也已被多家設計單位釆用，尤其在美式箱變中，其優(yōu)勢更加突出。
【參考文獻】
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