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淺談智能集成電力電容器的應(yīng)用意義

更新時間:2020-09-04 點擊次數(shù): 1046次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:該文通過智能集成電力電容器研發(fā)背景的說明,介紹該產(chǎn)品基于數(shù)字信號處理器(DSP)和單片機相結(jié)合的雙CPU技術(shù)智能無功補償技術(shù),集成復(fù)合開關(guān)的過投切與計算機智能網(wǎng)絡(luò)模塊技術(shù),實現(xiàn)了現(xiàn)代配電網(wǎng)對無功補償節(jié)能、過投切、智能網(wǎng)絡(luò)的要求。

關(guān)鍵詞:智能集成電容器;過投切

配電網(wǎng)面積廣,用戶多樣,負荷復(fù)雜,配電網(wǎng)無功補償不足,無功補償裝置故障率高,不易維護,有功損耗大,投切涌流大。加強和改善配電網(wǎng)的無功補償狀況對于減少損耗,提高電壓質(zhì)量具有非常重要的意義。

1 智能集成電力電容器的研制理念

隨著微電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,電器向緊湊型、模塊化、組合化型式發(fā)展。智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能環(huán)保成為智能電器發(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)展框架上開發(fā)出來的全新的低壓無功補償裝置。它由智能測控模塊 、晶閘管復(fù)合開關(guān)模塊、線路保護模塊及電力電容器等組成,替代原來由智能控制器、熔絲、復(fù)合開關(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(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的成套自動無功補償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置落后的控制器技術(shù)和落后的機械式接觸器,以及機電體化開關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù),改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式,從而使新代低壓無功補償設(shè)備具有補償效果更好、功率損耗更低、體積更小、節(jié)約成本更多、使用更靈活、維護更方便、使用壽命更長、可靠性更高的特點,適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/span>

2 技術(shù)創(chuàng)新

智能集成電力電容的創(chuàng)新點就在于采用了進口芯片數(shù)字信號處理器(DSP),應(yīng)用雙看門狗技術(shù),提出了智能控制的可靠性。應(yīng)用了電子實時檢測信號反饋、無觸點光電觸發(fā)技術(shù)、晶閘管及磁保持繼電器復(fù)合開關(guān)技術(shù),實現(xiàn)了等電壓投切,實現(xiàn)真正“過投切”,投切涌流幾乎為,免除了諧波注入。采用了計算機智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使控制分散化,提高了可靠性。

2.1 過投切

由于智能集成電力電容器具有目前內(nèi)的“過投切”功能,確保電容投切過程中無涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃,提高控制的快速性,同時延長電容器的使用壽命。傳統(tǒng)的無功補償裝置使用交流接觸器進行投切,交流接觸器在分斷電容器時,會產(chǎn)生很高的操作過電壓,這是導(dǎo)致電容器損壞的重要因素。如圖1和圖2所示。

 

采用過投切技術(shù)后,電容器的使用壽命延長了兩倍以上,由此帶來經(jīng)濟效益和社會效益無法估量。

2.2 智能網(wǎng)絡(luò)控制

由于每臺電容器都帶有智能網(wǎng)絡(luò)模塊,可以形成主從自動組合模式進行投切,相當(dāng)于每臺電容器都能充當(dāng)控制器,實現(xiàn)了高可靠性。取消總控制器,采用分散控制模式,每組智能集成電力電容器都有控制單元,使多組電容器的自動投切擺脫了全部依靠個控制器的情況,杜絕因控制器故障導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓的情況。另外,多臺智能集成電力電容器聯(lián)網(wǎng)使用時,會自動生成個網(wǎng)絡(luò),其中地址碼小的個為主機,其余為從機,構(gòu)成低壓無功自動控制系統(tǒng);如果個別從機出現(xiàn)故障,自動退出,不影響其余從機工作,如果主機故障,也要退出,在其余從機中產(chǎn)生個新的主機,組成個新的系統(tǒng)。容量相同的電容器按循環(huán)投切原則,容量不同的電容器按適補原則投切。并且具有485通訊接口,可以接入后臺計算機,進行配電綜合管理??傊?,該產(chǎn)品采用智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù),大大提高了運行可靠性及電容的足量投入,相當(dāng)于延長了補償裝置的壽命。采用相同容量的無功補償裝置,盡管智能集成電力電容器的價格比相同容量的傳統(tǒng)電容器要高些,但與整體的無功補償裝置相比及整個壽命周期相比,智能集成電容器的成本則較便宜。

 

2.3 智能補償

其智能全自動組合的控制模式,可以以無功功率、功率因數(shù)、無功電壓等多種參數(shù)做為控制參數(shù),實現(xiàn)補償組合。混合補償是補償效果佳化的模式,智能集成電力電容器能夠簡單和高可靠性地實現(xiàn)分相補償、混合補償?shù)葟?fù)雜效果的補償要求。

3 性能

3.1 節(jié)能*

智能集成電力電容器采用了磁保持繼電器,電路接通后,磁保持繼電器內(nèi),銜鐵由永磁體吸持。常規(guī)補償裝置接通補償電路需要交流接觸器,交流接觸器觸點需要電磁線圈保持,每只交流接觸器(按CJ19繼電器吸持容量計算)功率為15 W,每路可接通15 kvar的電容器。采用智能集成電力電容器每千乏就比傳統(tǒng)無功補償裝置減少損耗1 W功率。另外智能集成電力電容器體積比其他自動補償裝置小50%左右,因此減少了大量的導(dǎo)線、接點、器件

等電能損耗。

我目前在用的配電變壓器近500萬臺(數(shù)據(jù)來自中家電力監(jiān)管委員會),平均容量為200 kVA,總?cè)萘拷?000 GVA,無功補償按配電變壓器平均的1/3計算,現(xiàn)有配電變壓器需無功補償容量330 Gvar。如果將現(xiàn)有傳統(tǒng)配電變壓器無功補償裝置換成智能集成電力電容器,按1 kvar節(jié)省1 W功率算(還不計減少導(dǎo)線、接點的電能損耗),則年可節(jié)約電能2891 GWh。可減少煤耗109.86萬t(供電煤耗380g/KWh),減少排放CO2氣體2.86×106 t。減少SO2氣體排放5.7×104t,NO2氣體排放3.36×104t。

3.2 智能化

智能化程度高、投切技術(shù)好,補償效果佳。

3.3 壽命延長

可靠性大幅提高,壽命周期成倍降低。

由于應(yīng)用了過投切技術(shù)和智能網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)控制技術(shù),使其可靠性大大提高,壽命期增長。另外,我們在產(chǎn)品的內(nèi)部預(yù)置了熱感應(yīng)探頭,通過溫度控制模塊,使產(chǎn)品熱點不過熱,有效延長了產(chǎn)品的熱老化壽命。

3.4 體積大幅縮小

智能集成電力電容器高度集成,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕。用其組柜,大容量可達800 kvar,同容量體積比其他自動補償裝置減少50%左右。特別是城市配電間,土地和房產(chǎn)資源十分緊張,對于630 kVA以上的室內(nèi)配電間,原傳統(tǒng)無功補償裝置要占用二個柜體空間,采用智能集成電力電容器組柜,只需個柜就可滿足補償要求。

3.5 積木結(jié)構(gòu),接線簡易,擴容方便,維護簡單

智能集成電力電容器實現(xiàn)了標準化、模塊化,取代了傳統(tǒng)的控制器、空氣開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器、電容器,將其合為個整體,組屏安裝的時候采用積木堆積方式。多臺電容器組屏安裝,生產(chǎn)工時比傳統(tǒng)模式減少60%以上,同時減少80%連接線,減少80%的接點,柜內(nèi)簡潔,在使用現(xiàn)場快速組裝。產(chǎn)品體積小,接線簡單,隨著電力負荷的增加,可以隨時增加電容器的數(shù)量,改變了常規(guī)模式因接線復(fù)雜,成不變的局限性。產(chǎn)品本身高智能化,安裝非常簡單,維護方便。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品面板上故障指示燈亮,只要拆下故障電容器,用新的換上,如同更換電池樣方便。

4安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

4.1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)量的新代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元,晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,線路保護單元,兩臺共補或臺分補低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開關(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(nèi)和柜面由導(dǎo)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(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/span>

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、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,自動尋找投入(切除)點,實現(xiàn)過投切,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(chǎn)品選型

 

AZC系列智能電容器選型:

 

補償

方式

投切裝置類型

容量

(kvar)

規(guī)格型號

外形尺寸(mm)

長度

寬度

高度

三相

共補

SP1

復(fù)合開關(guān)

投切

20+20

AZC-SP1/450-20+20

380

80

300

15+15

AZC-SP1/450-15+15

380

80

270

20+10

AZC-SP1/450-20+10

380

80

270

10+10

AZC-SP1/450-10+10

380

80

250

10+5

AZC-SP1/450-10+5

380

80

250

5+5

AZC-SP1/450-5+5

380

80

250

2.5+2.5

AZC-SP1/450-2.5+2.5

380

80

250

 

 

 

補償

方式

投切裝置類型

容量

(kvar)

規(guī)格型號

外形尺寸(mm)

長度

寬度

高度

三相

共補

SP1

同步開關(guān)

投切

20+20

AZC-SP1/450-20+20(J)

380

80

300

15+15

AZC-SP1/450-15+15(J)

380

80

270

20+10

AZC-SP1/450-20+10(J)

380

80

270

10+10

AZC-SP1/450-10+10(J)

380

80

250

10+5

AZC-SP1/450-10+5(J)

380

80

250

5+5

AZC-SP1/450-5+5(J)

380

80

250

2.5+2.5

AZC-SP1/450-2.5+2.5(J)

380

80

250

單相

分補

FP1

復(fù)合開關(guān)

投切

30

AZC-FP1/250-30

380

80

330

20

AZC-FP1/250-20

380

80

270

15

AZC-FP1/250-15

380

80

270

10

AZC-FP1/250-10

380

80

250

7.5

AZC-FP1/250-7.5

380

80

250

5

AZC-FP1/250-5

380

80

250

同步開關(guān)

投切

30

AZC-FP1/250-30(J)

380

80

330

20

AZC-FP1/250-20(J)

380

80

270

15

AZC-FP1/250-15(J)

380

80

270

10

AZC-FP1/250-10(J)

380

80

250

7.5

AZC-FP1/250-7.5(J)

380

80

250

5

AZC-FP1/250-5(J)

380

80

250

 

 

 

AZCL系列智能電容器選型:

 

補償

方式

電抗器

類型

容量

(kvar)

規(guī)格型號

外形尺寸(mm)

長度

寬度

高度

三相

共補

SP1

電抗率7%

材質(zhì)鋁

40

AZCL-SP1/480-40-P7

480

200

380

35

AZCL-SP1/480-35-P7

480

200

380

30

AZCL-SP1/480-30-P7

480

200

380

25

AZCL-SP1/480-25-P7

480

200

380

20

AZCL-SP1/480-20-P7

480

200

380

15

AZCL-SP1/480-15-P7

480

200

380

10

AZCL-SP1/480-10-P7

480

200

380

5

AZCL-SP1/480-5-P7

480

200

380

電抗率14%

材質(zhì)鋁

40

AZCL-SP1/525-40-P14

480

200

380

35

AZCL-SP1/525-35-P14

480

200

380

30

AZCL-SP1/525-30-P14

480

200

380

25

AZCL-SP1/525-25-P14

480

200

380

20

AZCL-SP1/525-20-P14

480

200

380

15

AZCL-SP1/525-15-P14

480

200

380

10

AZCL-SP1/525-10-P14

480

200

380

5

AZCL-SP1/525-5-P14

480

200

380

單相

分補

FP1

電抗率7%

材質(zhì)鋁

30

AZCL-FP1/280-30-P7

480

200

380

25

AZCL-FP1/280-25-P7

480

200

380

20

AZCL-FP1/280-20-P7

480

200

380

15

AZCL-FP1/280-15-P7

480

200

380

10

AZCL-FP1/280-10-P7

480

200

380

5

AZCL-FP1/280-5-P7

480

200

380

電抗率14%

材質(zhì)鋁

30

AZCL-FP1/280-30-P14

480

200

380

25

AZCL-FP1/280-25-P14

480

200

380

20

AZCL-FP1/280-20-P14

480

200

380

15

AZCL-FP1/280-15-P14

480

200

380

10

AZCL-FP1/280-10-P14

480

200

380

5

AZCL-FP1/280-5-P14

480

200

380

 

 

補償

方式

電抗器

類型

容量

(kvar)

規(guī)格型號

外形尺寸(mm)

長度

寬度

高度

三相

共補

SP1

電抗率7%

材質(zhì)銅

40

AZCL-SP1/480-40-P7

480

200

380

35

AZCL-SP1/480-35-P7

480

200

380

30

AZCL-SP1/480-30-P7

480

200

380

25

AZCL-SP1/480-25-P7

480

200

380

20

AZCL-SP1/480-20-P7

480

200

380

15

AZCL-SP1/480-15-P7

480

200

380

10

AZCL-SP1/480-10-P7

480

200

380

5

AZCL-SP1/480-5-P7

480

200

380

電抗率14%

材質(zhì)銅

40

AZCL-SP1/525-40-P14

480

200

380

35

AZCL-SP1/525-35-P14

480

200

380

30

AZCL-SP1/525-30-P14

480

200

380

25

AZCL-SP1/525-25-P14

480

200

380

20

AZCL-SP1/525-20-P14

480

200

380

15

AZCL-SP1/525-15-P14

480

200

380

10

AZCL-SP1/525-10-P14

480

200

380

5

AZCL-SP1/525-5-P14

480

200

380

單相

分補

FP1

電抗率7%

材質(zhì)銅

30

AZCL-FP1/280-30-P7

480

200

380

25

AZCL-FP1/280-25-P7

480

200

380

20

AZCL-FP1/280-20-P7

480

200

380

15

AZCL-FP1/280-15-P7

480

200

380

10

AZCL-FP1/280-10-P7

480

200

380

5

AZCL-FP1/280-5-P7

480

200

380

電抗率14%

材質(zhì)銅

30

AZCL-FP1/280-30-P14

480

200

380

25

AZCL-FP1/280-25-P14

480

200

380

20

AZCL-FP1/280-20-P14

480

200

380

15

AZCL-FP1/280-15-P14

480

200

380

10

AZCL-FP1/280-10-P14

480

200

380

5

AZCL-FP1/280-5-P14

480

200

380

 

4.3產(chǎn)品實物展示

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊

 

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

5 應(yīng)用意義與前景

新的《節(jié)能法》在法律層面將節(jié)約資源確定為我的基本策,節(jié)能也已成全社會的共同責(zé)任。電容的“過投切”技術(shù)也已成為對新代無功補償裝置的先進技術(shù)要求在多個地區(qū)的招投標中都已列明“過投切要求”,大面積推廣已勢在必行。該產(chǎn)品是電力系統(tǒng)新代的節(jié)能產(chǎn)品,是替代常規(guī)的傳統(tǒng)無功補償產(chǎn)品的更新?lián)Q代產(chǎn)品。智能集成電力電容器具有節(jié)能、小型化、性能越、成本低等勢,是新代智能電器的好產(chǎn)品,無功補償?shù)睦硐朐O(shè)備。它節(jié)約能源和節(jié)約空間資源的突出點將為建設(shè)和諧社會做出重大貢獻。

 

參考文獻

[1] 陸保松城區(qū)低壓電網(wǎng)的無功補償[ J ] . 中電力,1996,29(3):5457.

[2]王瑜,趙建網(wǎng),王和忠,季小龍. 智能集成電力電容器

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019版

 

作者簡介:

劉細鳳,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

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