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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801
摘要:我廠在0.4kV低壓側(cè)采用了電容器集中補(bǔ)償方式來(lái)提高功率因數(shù)。為保證功率因數(shù)達(dá)標(biāo),電容器的頻繁投切是必然的。而在投切過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓與過(guò)電流的危害,本文從電容器本身的點(diǎn)、無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償控制器的原理等方面上來(lái)闡述如何減少投切次數(shù),提高電
容器的使用壽命,還對(duì)電容器運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題分析原因并進(jìn)行故障排除。
關(guān)鍵詞:電容器的頻繁投切;危害;無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償控制器;故障排除
1電容器特點(diǎn)
電容器投切時(shí)產(chǎn)生過(guò)電流與過(guò)電壓,這是不可避免的。頻繁的過(guò)電壓與過(guò)電流的危害主要有:①使電容器的絕緣介質(zhì)老化過(guò)程加速;②過(guò)電壓使得自愈性電容器自愈性能提前失效;③使電容器的局部放電加劇,促進(jìn)絕緣老化和電容量衰減;④沖擊過(guò)電流使得自愈式并聯(lián)電容器噴金層與金屬化層的接觸狀況變壞,甚至出現(xiàn)噴金層脫落;⑤過(guò)電流提高了運(yùn)行溫度,縮短使用壽命。日本通過(guò)研究,得出熱老化溫度越高,壽命越短。
為適應(yīng)電容器投切中的過(guò)電壓與過(guò)電流的危害先在電容器的選型上,采用的德AEG電容器有四個(gè)方面的點(diǎn):①在結(jié)構(gòu)上:AEG電容器采用干式繞組,裝在鋁制圓筒內(nèi),其電介質(zhì)為低損耗的金屬化聚丙烯薄膜。電容器由三組電容組成,電氣上相互絕緣地同心布置在鋁管芯上,三組電容按星形或三角形連接。AEG電容器因采用于式結(jié)構(gòu),可安裝在任何場(chǎng)所,其內(nèi)部充滿保護(hù)氣體(N2),具有不可燃性;②在承受大電流負(fù)載方面:電容器必須承受投切過(guò)程中產(chǎn)生的大電流峰值,且不影響電容器壽命。而AEG電容器承受高浪涌電流可達(dá)到350倍額定電流,使用壽命達(dá)到130000小時(shí);③電容器的自愈性性能:在切換操作過(guò)程中,低壓電網(wǎng)的電壓值可能達(dá)到額定電壓的3倍,這是不允許的。而AEG電容器特點(diǎn)在于只要該電壓強(qiáng)度將電介質(zhì)擊穿,電容器的自愈性功能就發(fā)生作用。自愈之后,AEG電容器可以繼續(xù)運(yùn)行;④自動(dòng)斷開(kāi)有故障的電容器特點(diǎn):AEG電容器都帶有過(guò)壓力膨脹熔斷器。如果故障點(diǎn)反復(fù)自愈,導(dǎo)致內(nèi)部壓力上升并達(dá)到定數(shù)值,膨脹式熔斷器即動(dòng)作。這時(shí),鋁制圓筒頂蓋會(huì)輕微鼓起,熔斷器在設(shè)計(jì)的斷裂處被拉斷。膨脹式熔斷器可以將AEG電容器的從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)。
綜上所述,AEG電容器在性能上有良好的自愈性、故障分離、抗過(guò)電流與過(guò)電壓的特性,能夠較好的適應(yīng)工作。
2無(wú)功補(bǔ)償控制器
在減少電容器投切次數(shù)方面,采用了BYFC2OOOF控制器,其控制的原理采用功率因數(shù)和無(wú)功功率兩個(gè)控制參數(shù)控制電容器的投切。
控制原理:當(dāng)電網(wǎng)的功率因數(shù)低于目標(biāo)功率因數(shù)時(shí),BYFC20OOF便計(jì)算當(dāng)前電網(wǎng)的功率因數(shù)提升到目標(biāo)功率因數(shù)時(shí)所需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率,當(dāng)所需無(wú)功功率大于單組zui小電容器組容量的0.65倍時(shí),控制器就決定投入電容器組,經(jīng)過(guò)定義的延時(shí)時(shí)間后,如投入的條件仍然成立,控制器馬上投入控制信號(hào);當(dāng)所需無(wú)功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于zui小電容器容量時(shí),控制器可能次性多只電容器組,為了滿足電磁兼容的要求,次性投人多只電容器組的總?cè)萘坎淮笥谘a(bǔ)償系統(tǒng)zui大單只電容器的容量,次性的到位補(bǔ)償,避免多余的投切環(huán)節(jié),提高了接觸器和電容器的使用壽命;當(dāng)補(bǔ)償無(wú)功功率小于單組電容器zui小值的0.65倍時(shí),BYCF2000將拒絕投切。為了應(yīng)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷變化比較快的場(chǎng)合,BYCF2OOO使用延時(shí)時(shí)間內(nèi)的無(wú)功功率平均值作為投切電容器組時(shí)的無(wú)功依據(jù)。
該控制器的勢(shì)在于:①電容器的投切有啟動(dòng)門檻,低于單組電容器0.65倍,電容器是拒絕投入;②投切電容器時(shí),都有延時(shí)時(shí)間。有了時(shí)間的設(shè)定,對(duì)于突然波動(dòng)的負(fù)荷而后又恢復(fù)了可以很好的避免電容器來(lái)回的投切,很好的減少了電容器的投切的次數(shù);③利用無(wú)功功率平均值作為投切電容器的無(wú)功依據(jù),以上三條很好的減少了電容器投切的次數(shù),從而減少了過(guò)電流與過(guò)電壓的產(chǎn)生,也將降低了投切頻繁的危害。
3實(shí)際使用中遇到的問(wèn)題與故障排除
在電容器投運(yùn)時(shí),曾出現(xiàn)以下問(wèn)題。
1)功率因數(shù)總是顯示1.000不能自動(dòng)投切。在變電所建成初期,因現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷甚小,只有施工用電時(shí),曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)這種現(xiàn)象。后由控制器的說(shuō)明書得知:當(dāng)電流信號(hào)小于50mA時(shí),控制器檢測(cè)不到電流因而不工作,此時(shí)對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)顯示1.000;只有當(dāng)電流信號(hào)大于50mA這門限值,控制器才能檢測(cè)到電流,控制器才會(huì)工作,才能投切電容器。參照CT變比400O:5,對(duì)應(yīng)母線電流小于40A時(shí),控制器不會(huì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)摹?/p>
2)系統(tǒng)功率因數(shù)低于目標(biāo)功率因數(shù)卻不投入電容器組,面板欠補(bǔ)償報(bào)警指示燈亮。
現(xiàn)象如下:設(shè)定的目標(biāo)功率因數(shù)0.92,實(shí)際功率因數(shù)顯示0.90,功率因數(shù)控制器就不在投入電容器了,發(fā)出欠補(bǔ)償報(bào)警指示。
檢查發(fā)現(xiàn)分補(bǔ)回路中有路的可控硅上已經(jīng)燒壞、電纜燒糊、高分?jǐn)啾kU(xiǎn)燒壞2只,出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí),表明了分補(bǔ)回路中過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作,控制器無(wú)法通過(guò)可控硅來(lái)控制電容器的投切,自然不能無(wú)功補(bǔ)償了,從而導(dǎo)致欠補(bǔ)償報(bào)警。在更換了保險(xiǎn)、可控硅后,電容器無(wú)功補(bǔ)償也就正常工作了。
3)系統(tǒng)功率因數(shù)高于目標(biāo)功率因數(shù)卻不切除電容器組,面板過(guò)補(bǔ)償報(bào)警指示燈亮。
現(xiàn)象如下:設(shè)定的日標(biāo)功率因數(shù)0.95,實(shí)際功率因數(shù)顯示0.97,電網(wǎng)處于過(guò)補(bǔ)償,控制器未切除過(guò)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鳌?/p>
檢查發(fā)現(xiàn)電容器的交流接觸器因過(guò)熱燒壞,觸點(diǎn)燒結(jié),接觸器不能斷開(kāi)電容器回路,致使控制器無(wú)法切除電容器,電路始終處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)。而后更換了交流接觸器后,自動(dòng)切除了過(guò)補(bǔ)償電容器之后,摔制器顯示正常。
4)欠電(過(guò)電壓)報(bào)警。排除電網(wǎng)自身過(guò)壓或欠壓后,檢查發(fā)現(xiàn)控制器輸入電信號(hào)不正常,控制器二次端子接線接觸不良,導(dǎo)致控制器接收的信號(hào)電不正常,從而導(dǎo)致控制器面板顯示過(guò)斥或欠壓報(bào)警,再更換了控制器二次插座,控制器面板的欠壓、過(guò)壓報(bào)警,控制器工作正常。
4運(yùn)行結(jié)果
表1、表2的數(shù)據(jù)是南京供電公司計(jì)量時(shí)本廠電度表讀數(shù)。
從數(shù)據(jù)可以看出,電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч黠@,達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
表1 400V I段
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表2 400V II段
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5安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
5.1產(chǎn)品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元,晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路,線路保護(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)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(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護(hù)方便,使用壽命長(zhǎng),可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>
AZC/AZCL系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(shù)、頻率、電容器路數(shù)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。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路,自動(dòng)尋找投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)過(guò)投切,具有過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能。
5.2型號(hào)說(shuō)明
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AZC系列智能電容器選型:
AZCL系列智能電容器選型:
5.3產(chǎn)品實(shí)物展示
AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊
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安科瑞無(wú)功補(bǔ)償裝置智能電容方案
6結(jié)束語(yǔ)
電容器無(wú)功補(bǔ)償是個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,只要負(fù)荷波動(dòng)不大,電流變化不大,電容器投切的次數(shù)就減少,相對(duì)就比較的穩(wěn)定。像類似供電系統(tǒng)無(wú)較大負(fù)荷波動(dòng)設(shè)備、總的負(fù)荷也不大,這種無(wú)功補(bǔ)償更重要的是投資相對(duì)很小,經(jīng)濟(jì)合算,補(bǔ)償效果也不錯(cuò),值得推廣。
在實(shí)際中,電容器補(bǔ)償還是有不足的,雖說(shuō)采用可控硅來(lái)控制電容器的投切,極大地提高的電容器投切的速度與準(zhǔn)確性,但由于可控硅等電子產(chǎn)品對(duì)環(huán)境溫度要求較高,在夏天的時(shí)候尤其要關(guān)注電容器柜散熱問(wèn)題,這是需要注意的。
【參考文獻(xiàn)】
[1] GB/12747—1991自愈式低電壓并聯(lián)電容器[附錄A3]
[2] 丁金.電容器無(wú)功補(bǔ)償在工廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用.
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019版
作者簡(jiǎn)介:
劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用,