摘要：箱式變中常規電容器構成的無(wú)功補償系統存在缺點(diǎn)，采用智能電容器可優(yōu)化無(wú)功補償系統。智能 電容器在箱式變中存在優(yōu)勢，其優(yōu)勢在于過(guò)零投切與低能耗，解決了投切涌流問(wèn)題，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，擴容方便，解決了箱式變無(wú)功補償容量不足問(wèn)題，混合補償，解決了三相不平衡狀態(tài)下的無(wú)功補償問(wèn)題，智能網(wǎng)絡(luò )通信，解決了常規功率因數控制器易損壞的問(wèn)題，溫度保護，解決了電容器"漲肚”問(wèn)題，維護方便。
關(guān)鍵詞：智能電容器，無(wú)功補償，箱式變
無(wú)功補償對電網(wǎng)合理運行具有重要作用，在低壓配網(wǎng)的箱式變低壓側安裝可靠的無(wú)功補償裝置，能夠提高電網(wǎng)的功率因數，降低變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，保證電網(wǎng)供電質(zhì)量。
1、箱式變
1.1箱式變概述
箱式變又稱(chēng)箱式變電站、戶(hù)外成套變電站、組合式變電站，是一種把高壓開(kāi)關(guān)設備、配電變壓器、低壓開(kāi)關(guān)設備、電能計量設備和無(wú)功補償裝置等，按一定的接線(xiàn)方案組合在一個(gè)箱體內的配電裝置。具有成套性強、體積小、結構緊湊、可靠、維護方便、可移動(dòng)等特點(diǎn)，廣泛應用于住宅小區、城市公用變、繁華鬧市、施工場(chǎng)地等。
1.2箱式變常規無(wú)功補償
電網(wǎng)無(wú)功補償有以下幾種補償方式：變電所集中補償，配電線(xiàn)路分散補償，負荷側集中補償，客戶(hù)負荷側的就地補償。對低壓配網(wǎng)的箱式變，通常要求采用負荷側集中補償方式，即在箱式變的變壓器低壓側安裝無(wú)功補償裝置，隨著(zhù)負荷的變化，自動(dòng)地投入或切除電容器的部分或全部容量，來(lái)改善設備利用率，降低電網(wǎng)功率損耗和電能損失，保證電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量。箱式變補償容 量可用QC=P（tg∮1- tg∮2）計算，一般為變壓器額定容量的20%~30%。
早期箱式變通常采用由智能控制器、低壓電力電容器、熔絲、復合開(kāi)關(guān)或機械式接觸器、指示燈、熱繼電器等散件組成的傳統無(wú)功補償裝置，該裝置存在以下缺點(diǎn)：
箱式變空間狹小，并為封閉型，每只交流接觸器觸點(diǎn)吸合時(shí)需耗電15W，發(fā)熱量大，特別是夏天，環(huán)境溫度加上接觸器耗電發(fā)熱引起溫度升高，補償室內溫度經(jīng)常達到60℃以上，會(huì )引起熱繼電器誤動(dòng)作，接觸器失電，補償電容器退出運轉，導致無(wú)功補償失效。
采用交流接觸器投切，容易產(chǎn)生涌流，對電容器、對電網(wǎng)都有沖擊，投切電容器的時(shí)候，交流接觸器斷弧，導致電容器頻繁受到?jīng)_擊，容量衰減，壽命降低，熔斷器容易擊穿，交流接觸器容易損壞。
交流接觸器運行一段時(shí)間后，電磁線(xiàn)圈吸力不足，主觸頭沾灰塵等原因，以致主觸頭接觸不良，容易發(fā)出噪音，而小區內的箱式變大多離住戶(hù)近，夜深人靜時(shí)容易干擾住戶(hù)休息。
可靠性低、接線(xiàn)復雜、占用空間大、維護不方便等。
2、智能電容器
2.1智能電容器的原理及特點(diǎn)
智能電容器也稱(chēng)智能集成電力電容器，是由智能集成模塊與電力電容器兩大部分組成，包括智能測控系統。電力電容器系統、過(guò)零投切系統、多種保護系統、人機對話(huà)系統、通信系統等，原理框圖如圖1所示。
智能電容器改變了傳統無(wú)功補償裝置體積龐大、結構笨重、投切技術(shù)及控制技術(shù)落后等缺點(diǎn)，具有體積小、過(guò)零投切、分相補償、溫度保護、智能網(wǎng)絡(luò )、高可靠性、節 降耗、積木結構、接線(xiàn)簡(jiǎn)單、擴容方便、人機接口方便等性能。
2.2智能電容器在箱式變中運用的優(yōu)勢
2.2.1過(guò)零投切，低能耗，解決了投切涌流問(wèn)題
智能電容器采用晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，投切時(shí)無(wú)涌流沖擊，無(wú)電弧重燃，無(wú)操作過(guò)電壓，功耗小，減少了常規電容器柜內80%的能耗，采用微電子技術(shù)，CPU對電壓、電流的正弦波進(jìn)行交流采樣，根據功率因數的變化，當需 增加無(wú)功的時(shí)候，在電壓過(guò)零點(diǎn)投入電容器，當需要減少無(wú)功的時(shí)候，在電流過(guò)零點(diǎn)切除電容器，實(shí)現零電壓投入零電流切除的過(guò)零投切技術(shù)。因采用晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，能耗較低，無(wú)功補償室不會(huì )因此而溫升過(guò)高，解決了箱式變內原來(lái)電容器因溫度過(guò)高退出運行、影響電容壽命等問(wèn)題。過(guò)零投切技術(shù)，解決了原來(lái)接觸器投切涌流大的問(wèn)題，減少了過(guò)電壓對電容器的沖擊，延長(cháng)了2~3倍的電容器使用壽命。
2.2.2接線(xiàn)簡(jiǎn)單，擴容方便，解決了箱式變無(wú)功補償容量不足問(wèn)題
采用常規模式，從控制器、熔斷器、接觸器、熱繼電器、電容器，每路電容器需要約30根線(xiàn)。采用智能電容器，只需3根線(xiàn)，減少80%的連接線(xiàn)和80%接點(diǎn)，產(chǎn)品體積小，占有空間不到常規的50%。這樣在箱式變中，相同的空間內就可以增加1倍以上無(wú)功補償容量。而且隨著(zhù)客戶(hù)負荷的增加，可以隨時(shí)增加箱式變無(wú)功補償容量，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。
2.2.3混合補償，解決了三相不平衡狀態(tài)下的無(wú)功補償問(wèn)題
采用混合補償方案，即三相補償+單相補償結合，箱式變大多用在住宅小區，而居民用電往往三相不平衡，單相補償可對無(wú)功缺額較大的一相單獨補償，使補償效果更優(yōu)化。
2.2.4智能網(wǎng)絡(luò )通信，解決了常規功率因數控制器易損壞的問(wèn)題
智能電容器可取消功率因數控制器這個(gè)環(huán)節，采用智能網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，構建485通信網(wǎng)絡(luò )，多臺電容器并聯(lián)使用，自動(dòng)構成一個(gè)低壓無(wú)功自動(dòng)控制系統，其中地址碼小的一個(gè)為主機，其余則為從機，從機故障自動(dòng)退出，不影響剩余從機工作，主機故障也會(huì )自動(dòng)退出，在其余從機中產(chǎn)生一個(gè)新的主機，組成一個(gè)新的系統。解決了常規補償模式下，箱式變因功率因數控制器損壞而導致整個(gè)補償系統退出運行的問(wèn)題。
2.2.5溫度保護，解決了電容器“漲肚”問(wèn)題
由于箱式變內溫度過(guò)高，電容器過(guò)電流、過(guò)諧波、漏電流過(guò)大等因素，以致電容器體內溫度升高，如果不采取措施，導致電容器“漲肚”，甚至爆炸。智能電容器配有溫度傳感器，利用CPU采集電容器體內溫度，在軟件中設定過(guò)溫保護定值，超過(guò)設定值時(shí)自動(dòng)切除電容器，退出運行，達到保護設備的目的。
2.2.6維護方便
智能電容器CPU具備自診斷功能，可實(shí)時(shí)監測每一個(gè)元器件是否運行正常，如果異常，在顯示屏上顯示故障類(lèi)型，并且亮指示燈，便于現場(chǎng)故障處理。而且產(chǎn)品體積小，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，在狹小的箱式變空間內，安裝和檢修比常規補償裝置方便，維護成本只有常規補償裝置的10%左右。
2.3智能電容器在箱式變中應用設計
某福利區現有9000多戶(hù)的住戶(hù)和20多幢的辦公樓、學(xué)校和醫院等，*采用10kV高壓供電和高壓計量，表后10kV供電網(wǎng)絡(luò )和低壓部分由客戶(hù)自行負責。近幾年，隨著(zhù)客戶(hù)負荷的增加，對該福利區內變電站進(jìn)行擴容改造，新增了14臺800KVA箱式變，均采用智能電容器作為無(wú)功補償裝置。設計方案詳如圖2和表1所示。在方案設計和設備采購時(shí)，每臺800KVA箱式變，按變壓器容量的25%即200Kvar進(jìn)行無(wú)功補償，采用混合補償方式，其中共補160Kvar分補40Kvar。補償后性能穩定，運行可靠。
3、安科瑞AZC/AZCL智能電容器產(chǎn)品介紹
3.1 電容投切原理
用戶(hù)根據實(shí)際負載情況，設置目標功率因數和允許的無(wú)功功率占有功功率的比例值。以功率因數為首要目標，計算出要達到目標功率因數所需投入或切除的無(wú)功容量并進(jìn)行電容器的投切；當功率因數滿(mǎn)足條件時(shí)，計算無(wú)功功率是否滿(mǎn)足條件，如果不滿(mǎn)足條件，根據所需投入或切除的無(wú)功容量繼續進(jìn)行電容器的投切，克服了滿(mǎn)足功率因數條件但無(wú)功功率仍很大的弊端。由于兩者都是以無(wú)功功率為控制量，因此避免了“投切震蕩”情況的發(fā)生。
3.2產(chǎn)品介紹
3.2.1 AZC系列智能電力電容補償裝置由智能測控單元、投切開(kāi)關(guān)、線(xiàn)路保護單元、低壓電力電容器等構成，改變了傳統無(wú)功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式，是用于節省能源、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。
訂貨范例：
具體型號：AZC-SP1/450-10+10
技術(shù)要求：共補
通訊協(xié)議：無(wú)
輔助電源：無(wú)
3.2.2 AZCL系列智能集成式諧波抵制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。其中串接7%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為5次、7次及以上的電氣環(huán)境，串接14%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為3次及以上的電氣環(huán)境。
訂貨范例：
具體型號：AZCL-SP1/480-50-P7
技術(shù)要求：共補，7%電抗率，銅芯
通訊協(xié)議：無(wú)
輔助電源：無(wú)
3.2.3 技術(shù)參數
①環(huán)境條件
海拔高度：≤2000米
環(huán)境溫度：-25～55℃
相對濕度：40℃，20～90%
大氣壓力：79.5～106.0Kpa
周?chē)鷫木碂o(wú)導電塵埃及腐蝕性氣體，無(wú)易燃易爆的介質(zhì)
②電源條件
額定電壓：AC220V（AZC）或AC380V（AZC/AZCL）
允許偏差：±20%
電壓波形：正弦波，總畸變率不大于5%
工頻頻率：48.5～51.5Hz
功率消耗：<0.5W（切除電容器時(shí)），<1W（投入電容器時(shí)）
③安全要求
滿(mǎn)足《DL/T842-2003》低壓并聯(lián)電容器裝置使用技術(shù)條件中對應條款要求。
④保護誤差
電壓：≤0.5%
電流：≤1.0%
溫度：±1℃
時(shí)間：±0.01s
⑤無(wú)功補償參數
無(wú)功補償誤差：≤電容器容量的75%
電容器投切時(shí)隔：>10s
無(wú)功容量：?jiǎn)闻_≤（20+20）kvar
⑥可靠性參數
控制準確率：*
電容器容量運行時(shí)間衰減率：≤1%/年
電容器容量投切衰減率：≤0.1%/萬(wàn)次
年故障率：0.1%
4、結束語(yǔ)
綜上，在箱式變中選用智能電容器作為無(wú)功補償，經(jīng)過(guò)多年的運行證明，智能電容器工作性能穩定，運行可靠，補償作用好，維護方便，是新一代節能高科技無(wú)功補償裝置，適合廣泛應用。
【參考文獻】
上一篇 : 淺談低壓智能電力電容器的功能及運用
下一篇 : 淺談運維站模式下變電站運維及解決方案
