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智能電容器應(yīng)用

2011-12-31 20:55張春梅張延輝張瑞日
關(guān)鍵詞:投切電容器并聯(lián)

張春梅 張延輝 張瑞日

(鄭州供電公司,河南 鄭州 450058)

1 現(xiàn)狀

對(duì)傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償而言,一般有三角形電力電容器、投切電容器專(zhuān)用接觸器、熱繼電器及保護(hù)熔斷器,低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器等元件。在柜體內(nèi)部零散組裝而成。柜體體積龐大,內(nèi)部接線復(fù)雜,安裝接線耗時(shí)耗力、維護(hù)不方便,同時(shí)不利于生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試和可靠運(yùn)行。所有的電容器只能有一個(gè)控制器控制投切,當(dāng)這只控制器損壞時(shí),整個(gè)裝置就會(huì)停止動(dòng)作,因此控制器的瓶頸效應(yīng)隱患比較大。

2 新型智能電容器具有如下顯著特點(diǎn)

2.1 既可單機(jī)獨(dú)立補(bǔ)償,也可多機(jī)并聯(lián)補(bǔ)償

2.2 可供補(bǔ)、可分補(bǔ),也可混合補(bǔ)償

2.3 補(bǔ)償容量成倍增大

2.4 消除控制器瓶頸效應(yīng)

2.5 過(guò)零投切開(kāi)關(guān)技術(shù)先進(jìn)

2.6 具有諧波抑制功能

3 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

模塊為上下分體式結(jié)構(gòu),上面為智能測(cè)控、開(kāi)關(guān)、保護(hù)等單元組成的模塊,下面為一臺(tái)或兩臺(tái)(三角形接)或一臺(tái)(星接)低壓電力電容器構(gòu)成的模塊。上下模塊可快速組裝和拆卸,維護(hù)極為方便。綜合模塊有共補(bǔ)、分補(bǔ)兩種,即可單臺(tái)使用,也可多臺(tái)組網(wǎng)構(gòu)成補(bǔ)償系統(tǒng)使用,無(wú)功補(bǔ)償只要根據(jù)系統(tǒng)補(bǔ)充總?cè)萘窟x擇若干模塊進(jìn)行組合即可。生產(chǎn)和使用極為簡(jiǎn)單。用“過(guò)零投切”技術(shù),確保電容器投切無(wú)涌流,無(wú)電壓,無(wú)電弧,而且能夠滿(mǎn)足三相不平衡場(chǎng)合的分補(bǔ)償要求。

綜合模塊集成了現(xiàn)代測(cè)控、電力電子、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)化控制、電力電容器等先進(jìn)技術(shù)。

4 功能簡(jiǎn)介

根據(jù)內(nèi)部電容器不同,對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)不同的復(fù)合開(kāi)關(guān)。電流、電壓、動(dòng)作速度等完全相互匹配。在滿(mǎn)足功能性要求的基礎(chǔ)上,可降低原來(lái)設(shè)計(jì)的高成本。

根據(jù)內(nèi)部不同的復(fù)合開(kāi)關(guān),對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)不同的驅(qū)動(dòng)方式,驅(qū)動(dòng)功率,最大限度的減少功率消耗根據(jù)配置電容器組數(shù)的多少,內(nèi)置的智能測(cè)控單元可對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)不同的輸出回路數(shù),減少體積。

電容單元可選擇微型斷路器或熔絲保護(hù)等形式,適應(yīng)不同的需求,且更換方便因?yàn)榫C合模塊單機(jī)里面集成了智能測(cè)控單元,復(fù)合投切開(kāi)關(guān),保護(hù)單元,電力電容器等部件,因此單只模塊只要接入一次回路,同時(shí)引入取樣電流就可進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。這種方式特別適合大功率用電設(shè)備就地補(bǔ)償,減少無(wú)功電流的傳輸距離,降低損耗。(按30%配比,單機(jī)最大容量為40KVAR的綜合模塊可補(bǔ)償120KW的電動(dòng)機(jī),也可裝設(shè)在電動(dòng)機(jī)安裝梁上,放置好防護(hù)欄即可。)

若需要補(bǔ)償?shù)娜萘看笥趩螜C(jī)的容量,可選用多臺(tái)模塊并聯(lián)使用,比如說(shuō)補(bǔ)償容量為140KVAR,可選用(20+20)模塊 3 臺(tái),(10+10)模塊1臺(tái)即可,總?cè)萘繛?40KVAR。安裝使用時(shí)只需把各臺(tái)模塊的一次回路接線端子全部并聯(lián)在母線上,引入的同樣電流通過(guò)二次電流互感器變換后也并聯(lián)到每只模塊的取樣端子上,同時(shí)把所有模塊的通訊接口接到同一RS485總線上即可使用。一次回路接線簡(jiǎn)潔,二次回路接線也方便簡(jiǎn)單。

可共補(bǔ)、可分補(bǔ)、也可混合補(bǔ)償。從補(bǔ)償方式上分,綜合模塊可分為共補(bǔ)型及分補(bǔ)型模塊,如果三相平衡的標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)合,可全部選用共補(bǔ)型綜合模塊(即全共補(bǔ));三相嚴(yán)重不平衡的場(chǎng)合,可全部選用分補(bǔ)型綜合模塊(即全分補(bǔ));一般場(chǎng)合,可部分選用共補(bǔ),部分選用分補(bǔ)型模塊(即混合補(bǔ)償)。所有綜合模塊的安裝尺寸都一樣,接線使用均兼容。這樣使無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì),安裝,運(yùn)輸,調(diào)試,使用都簡(jiǎn)單易行。

消除控制器瓶頸效應(yīng)每一只綜合模塊內(nèi)均集成了智能測(cè)控單元,可獨(dú)立采樣電壓、電流、功率因數(shù)、無(wú)功功率等參數(shù),因此可以獨(dú)立進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。當(dāng)使用多臺(tái)綜合模塊并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)僅需把各臺(tái)模塊的BS485通訊接口連接在一起,開(kāi)機(jī)后會(huì)自動(dòng)形成一個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)。在同一補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi),綜合模塊會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)主機(jī),其余為從機(jī),主機(jī)模塊收集各從機(jī)的信息,根據(jù)功率因數(shù)的高低,無(wú)功功率大小,投切電容對(duì)電壓的影響等因素綜合判斷后發(fā)出控制,閉鎖,查詢(xún)等命令,指揮各臺(tái)模塊的投切電容器。

綜合模塊組成的補(bǔ)償系統(tǒng)為主從結(jié)構(gòu),因此補(bǔ)償系統(tǒng)中任一只從機(jī)模塊損壞后,主機(jī)會(huì)放棄對(duì)這臺(tái)從機(jī)的指揮,也就是說(shuō)只有這臺(tái)從機(jī)會(huì)退出本系統(tǒng),而不會(huì)影響到其它從機(jī)模塊和整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)。如果主機(jī)模塊損壞后,所有從機(jī)模塊會(huì)放棄對(duì)它的臣服,并在余下從機(jī)中再次產(chǎn)生一只主機(jī)模塊,損壞的那只原來(lái)的主機(jī)模塊就會(huì)推出系統(tǒng)。以此類(lèi)推,只要補(bǔ)償系統(tǒng)中只要有一臺(tái)模塊是正常工作的,那么也就能進(jìn)行本模塊容量范圍內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償,最大限度的減少用戶(hù)的損失。而整個(gè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)乃心K全部損壞這種情況除非有不可抗力因素,幾乎不可能出現(xiàn)。因此綜合模塊的這種補(bǔ)償方式完全打破了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)控制器瓶頸效應(yīng),使無(wú)功補(bǔ)償更可靠。

過(guò)零投切開(kāi)關(guān)技術(shù)先進(jìn)。綜合開(kāi)關(guān)內(nèi)部采用的是電子復(fù)合開(kāi)關(guān)技術(shù)。投切瞬間利用可控硅快速導(dǎo)通特性進(jìn)行過(guò)零動(dòng)作,減少涌流;正常運(yùn)行時(shí)利用并聯(lián)的大功率磁保持繼電器觸點(diǎn)接觸電阻低來(lái)降低功耗,減少發(fā)熱。

復(fù)合開(kāi)關(guān)投切技術(shù)保證了電容器投切涌流在2倍額定電流下,減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊,同時(shí)也減小了對(duì)電容器的沖擊,延長(zhǎng)電容器和開(kāi)關(guān)的使用壽命。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,保證了復(fù)合開(kāi)關(guān)這種既能快速補(bǔ)償又能降低損耗的方式得以大范圍的使用。

5 發(fā)展及應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中,成套的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)時(shí)只需在標(biāo)準(zhǔn)柜體內(nèi)(GGD,MNS,GCS)選用數(shù)臺(tái)綜合模塊,通過(guò)抑制隔離開(kāi)關(guān)接入到母排上。每只綜合模塊均具有電壓、電流、功率因數(shù)、無(wú)功功率、電容器溫度、電容器狀態(tài)等顯示,并可獨(dú)立設(shè)置各種參數(shù),故補(bǔ)償屏上不許再裝配控制器、功率因數(shù)表、電壓表、電容指示燈等元件,簡(jiǎn)單可靠。

綜合模塊采用了緊奏型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),容量40KVAR(20KVAR*2組,每組可單獨(dú)投切)的尺寸僅為長(zhǎng)340mm*寬70mm*高300mm,普通GGD柜體(800*600*2200)內(nèi)部可裝設(shè)三層,每層裝7只,共可裝設(shè)21臺(tái)綜合模塊,總?cè)萘孔畲罂蛇_(dá)840KVAR,且補(bǔ)償級(jí)數(shù)也為20KVAR一級(jí),如果配置幾臺(tái)小容量的綜合模塊(10+10),那么補(bǔ)償精度會(huì)更高。而傳統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置一臺(tái)普通GGD柜體只能裝設(shè)10組電容器,按每組30KVAR算,也只有300KVAR,且補(bǔ)償級(jí)數(shù)還是30KVAR一級(jí),精度差,同時(shí)大容量電容器的投切會(huì)帶來(lái)大電流沖擊,影響電網(wǎng)和電容器的安全運(yùn)行。

如果系統(tǒng)補(bǔ)償容量超過(guò)840KVAR,就要選項(xiàng)用多臺(tái)柜臺(tái),也僅需把柜體之間的一、二次回路并聯(lián)即可,日后要增容的話還可以用這種方式簡(jiǎn)單的增加綜合模塊的數(shù)量。不受控制器輸出回路的影響,最大補(bǔ)償系統(tǒng)可達(dá)2000KVAR。

諧波抑制功能。綜合模塊可選配純電容補(bǔ)償方式,也可選配不同比例大小的串聯(lián)諧波抑制電抗器,使純電容補(bǔ)償變成串聯(lián)電抗器的補(bǔ)償模塊,降低了電容器與用電系統(tǒng)并聯(lián)諧振放大電流諧波的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)不同比例的電抗電容組合也能吸收少量的電網(wǎng)高次諧波,穩(wěn)定電網(wǎng)。

[1]李巖,楊民軒.電力電容器局部放電聲電檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電氣化鐵道,2008-02-15.

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