動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在變電所電容柜的改造運(yùn)用【摘要】提高公司生產(chǎn)過(guò)程中變電所功率因數(shù)，改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量是改善公司生產(chǎn)工藝的有效措施，對(duì)生產(chǎn)所需供電系統(tǒng)的無(wú)功、諧波污染進(jìn)行綜合治理具有重要的意義，尤其是以生產(chǎn)城軌車輛、動(dòng)車等高端列車的產(chǎn)品，對(duì)用電指標(biāo)和生產(chǎn)工藝提出了更高的要求。本文介紹了通過(guò)對(duì)變電所無(wú)功補(bǔ)償柜的無(wú)功補(bǔ)償裝置改造，分析了該種動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置與傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置相比的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)用所產(chǎn)生效果進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量、功率因素1 引言功率因素高低是衡量電能質(zhì)量重要指標(biāo)，利用無(wú)功功率補(bǔ)償柜補(bǔ)償供電無(wú)功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的常數(shù)，減少無(wú)功損耗，有效提高功率因素，降低線損，改善供電質(zhì)量電安全性，達(dá)到提高電器設(shè)備的利用率，提升設(shè)備使用容量目的。動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償作用是為了提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)（ COS。提高功率因數(shù)（COS主要有以下作用：（1） 穩(wěn)定系統(tǒng)輸出電壓。（2） 提高輸電效率。（3） 改善供電質(zhì)量。（4） 提高輸電安全性。2我公司各變電所在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀根據(jù)供電管理部門的規(guī)定要求：一般要求大容量用戶 COS在0.95目前公司老生產(chǎn)區(qū)大部份分變電所無(wú)功功率補(bǔ)償柜，設(shè)備老、舊、自動(dòng)化程度低（部分是二、三十年前的產(chǎn)品）。采用整組電容器進(jìn)行投切的方式，系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，而且根據(jù)變電所當(dāng)時(shí)的負(fù)荷情況，不可能將電容器組分組太多,原補(bǔ)償柜只能采集三相電源中的一相數(shù)據(jù)來(lái)控制其補(bǔ)償電容器組投切，由于三相負(fù)載的不平衡，不能準(zhǔn)確投入補(bǔ)償所以經(jīng)常出現(xiàn)投則過(guò)補(bǔ)，會(huì)造成供電線路電過(guò)高引起保護(hù)裝誤解動(dòng)，不投則欠補(bǔ)，使系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低，達(dá)不到補(bǔ)償目的。且電容補(bǔ)償裝置如果頻繁投切，使補(bǔ)償裝置壽命縮短，損壞頻繁，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其無(wú)功補(bǔ)償需求有部份補(bǔ)償柜已無(wú)法正常運(yùn)行。隨著公司不斷發(fā)展，負(fù)荷增加及大型的精密加工設(shè)備數(shù)控加工中心及新產(chǎn)品、新工藝、新設(shè)備其中有很多精密儀器，和測(cè)試儀器的

用電指標(biāo)對(duì)供電電網(wǎng)的用電指標(biāo)也提出了很高的要求因此，現(xiàn)有無(wú)功補(bǔ)償以不能滿足需要極需更新改造。前期調(diào)查：由于以上原因我開始對(duì)老廠區(qū)各分變電所做好前期調(diào)查摸底。目前老廠區(qū)十四個(gè)分變電所是近二十多年的老變電所，除近幾年改造的少數(shù)幾個(gè)變電所外，其余變電所無(wú)功功率補(bǔ)償柜幾乎失去作用?？紤]到檢測(cè)方便負(fù)荷變化不大選擇對(duì)其中的木工變電所進(jìn)行近半年跟蹤檢測(cè)即每月上旬、 中旬和下旬，上午9：30—10：30、下午2：00—3：30測(cè)得功率因素值分別為：0.7-0.75、0.7-0.73左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了低壓配電室補(bǔ)償后的功率因素要求不得低于0.9規(guī)定。根據(jù)測(cè)得的結(jié)果，決定選擇木工變電所進(jìn)行“無(wú)功功率補(bǔ)償柜改造”作為改造試點(diǎn)。3目標(biāo)值確定：，對(duì)木工變電所無(wú)功功率補(bǔ)償柜進(jìn)行改造。結(jié)合現(xiàn)有條件，為節(jié)約成本，保留原有框架部分，更新控制電氣元件，自主設(shè)計(jì)安裝，安裝完成后使補(bǔ)償后的功率因素達(dá)到0.95以上目標(biāo)。10*80.20改造后0.4■功率因素10*80.20改造后0.4■功率因素1■功率閡素4 方案制定：經(jīng)分析：根據(jù)變壓器容量(1000KVA及負(fù)荷狀況，安裝了五組濾波電容器，每組容量60kvar，總?cè)萘繛?00kvar。考慮到成本問題，保留了原有框架，重新自行設(shè)計(jì)了電器元件的結(jié)構(gòu)組件。如果請(qǐng)專業(yè)公司設(shè)計(jì)改造安裝需10多萬(wàn)元，而自已改造安裝加上購(gòu)買的電器元件只需近3萬(wàn)元。節(jié)約資金7萬(wàn)多元。避免重新更換整個(gè)設(shè)備節(jié)約了成本。調(diào)研目前各生產(chǎn)廠家產(chǎn)品從性價(jià)比考濾擇優(yōu)選擇-南京谷峰電子科技有限公司的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)調(diào)研我們采用PQC10C配電負(fù)荷測(cè)控終端，通過(guò)動(dòng)態(tài)智能控制來(lái)控制晶閘管開關(guān)的投切，迅速吸收無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功的目的淘汰舊的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，選擇新型補(bǔ)償濾波電容器組、濾波電抗器組、無(wú)觸點(diǎn)投切開關(guān)等一次設(shè)備。提升了供電設(shè)備性能使無(wú)功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化。滿足生產(chǎn)供電質(zhì)量的補(bǔ)償需求。5動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝臵的組成⑴全數(shù)字控制系統(tǒng)：采用美國(guó)TI公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字芯片DSP2407乍為系統(tǒng)的主要核心，通過(guò)采樣系統(tǒng)采集電網(wǎng)各項(xiàng)參數(shù)，送入DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，得到系統(tǒng)所需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，再通過(guò)比較程序中設(shè)臵的各支路補(bǔ)償容量，選擇容量最合適的一組投入到電網(wǎng)中，達(dá)到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功功率的目的。整個(gè)過(guò)程在一個(gè)周波內(nèi)完成，不會(huì)發(fā)生投切震蕩現(xiàn)象，補(bǔ)償速度快，精度高.脈沖觸發(fā)系統(tǒng)：本裝臵采用的電容投切開關(guān)是由德國(guó)生產(chǎn)的 IXYS系列晶閘管，設(shè)計(jì)時(shí)考慮了足夠的裕度和可靠性。觸發(fā)裝臵采用了公司自主研發(fā)的脈沖觸發(fā)型可控硅觸發(fā)裝臵。該觸發(fā)裝臵采用了過(guò)零觸發(fā)的原理，投切時(shí)無(wú)涌流，無(wú)過(guò)渡過(guò)程。同時(shí)裝臵內(nèi)部使用了光耦對(duì)強(qiáng)電和弱電部分進(jìn)行了隔離， 自身也運(yùn)用了抗干擾和降功耗處理，使觸發(fā)系統(tǒng)功耗大幅度降低，可長(zhǎng)時(shí)間工作，并且安全可靠。濾波電抗器：在電容器組投切過(guò)程中，濾波電抗器起限制涌流和抑制電網(wǎng)高次諧波的作用，減輕電容器由諧波引起的過(guò)載，降低操作過(guò)電壓。運(yùn)行過(guò)程中對(duì)穩(wěn)態(tài)性的諧波(5、7、11、13次)構(gòu)成串聯(lián)諧振，起消除諧波，保護(hù)電容器及補(bǔ)償電容器容量的作用，通常采用的是5-7%電抗率的電抗器及13%電抗率的電抗器，屬高電感值的電抗器。濾波電容器：采用優(yōu)質(zhì)的鋅、鋁復(fù)合金屬化膜，具有優(yōu)良的自愈特性，在設(shè)備運(yùn)行中，由介質(zhì)內(nèi)部可能引起的局部擊穿，能迅速地恢復(fù)電性能。6動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償?shù)闹饕夹g(shù)參數(shù)0.4KV電壓畸變率THDX5%符合國(guó)標(biāo)高次諧波電流符合國(guó)標(biāo)GB/Z17625.6-2003/IECTR61000-3-4:1998《電磁兼容限值對(duì)額定電流大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流的限值》；功率因數(shù)0.90vcos①v1.0;多臺(tái)濾波補(bǔ)償柜運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)不產(chǎn)生諧振；該設(shè)備在1.1倍額定電壓或1.3倍額定電流下能夠長(zhǎng)期運(yùn)行；濾波柜有自動(dòng)與手動(dòng)投切功能；有較完善的保護(hù)裝臵(速斷、過(guò)流、過(guò)電壓和缺相)等；以上為濾波柜技術(shù)專用指標(biāo)，其他的按配電產(chǎn)品國(guó)標(biāo)要求?？刂破黜憫?yīng)時(shí)間：w10ms7動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝臵的特點(diǎn)根據(jù)無(wú)功需量進(jìn)行補(bǔ)償，既不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償，也不會(huì)出現(xiàn)欠補(bǔ)償智能監(jiān)控終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保護(hù).無(wú)觸點(diǎn)晶閘管快速響應(yīng)，全數(shù)字化控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、控制精度高，響應(yīng)時(shí)間小于10ms實(shí)時(shí)提高功率因數(shù)，節(jié)能效果顯著;抗諧波影響，運(yùn)行安全可靠；無(wú)需放電電阻、電容器不需預(yù)充電；抑制電壓閃變，提高電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)損和變壓器損耗 ，增加變壓器容量；停電時(shí)自動(dòng)退出，送電后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行；多級(jí)補(bǔ)償一次到位,補(bǔ)償后功率因數(shù)大于0.95交流(AC信號(hào)測(cè)量：三路電壓、三路電流。測(cè)量配電系統(tǒng)的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率，裝臵可以實(shí)時(shí)顯示可保存90天事件記錄及整點(diǎn)電網(wǎng)參數(shù)記錄：具有以下事件記錄功能開關(guān)量輸入的跳變、開關(guān)量輸出口或無(wú)功補(bǔ)償電容的投切動(dòng)作、開關(guān)機(jī)動(dòng)作等。具有以下正點(diǎn)數(shù)據(jù)記錄功能：各相的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、電壓、電流總諧波畸變率。具有越限監(jiān)測(cè)報(bào)警功能：電壓越限、缺相、電流越限、電流電壓諧波超限等監(jiān)測(cè)記錄，報(bào)警并保護(hù)控制 ?具有RS232/RS485串行通訊功能，通訊方式能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?充分的安全防護(hù)設(shè)計(jì).8產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)根據(jù)無(wú)功需量進(jìn)行濾波補(bǔ)償，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，使濾波補(bǔ)償效果達(dá)到最優(yōu).對(duì)電網(wǎng)的電壓，電流,有功功率,無(wú)功功率,頻率,諧波電流,諧波電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)，經(jīng)過(guò)核心控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，多臺(tái)濾波補(bǔ)償柜運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)不產(chǎn)生諧振.通過(guò)現(xiàn)代通訊技術(shù)，預(yù)留了可對(duì)整個(gè)廠區(qū)的動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償柜進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控 ,通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)看到每一臺(tái)被補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行狀況以及電能質(zhì)量?9改造安裝：采用了新型的濾波電抗器：限制了涌流和抑制了電網(wǎng)高次諧波。新型的無(wú)觸點(diǎn)晶閘管電容投切開關(guān)，采用過(guò)零觸了發(fā)，消除投切時(shí)涌流和過(guò)渡過(guò)程減小了電網(wǎng)的波動(dòng)。新型濾波電容器采用優(yōu)質(zhì)的鋅、鋁復(fù)合金屬化膜，具有優(yōu)良的自愈性，使用壽命長(zhǎng)。多臺(tái)濾波補(bǔ)償柜運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)不產(chǎn)生諧振。采用了新型的 PQC100配電負(fù)荷測(cè)控終端，采用了全數(shù)字控制系統(tǒng)，整個(gè)控制過(guò)程在一個(gè)周波內(nèi)完成，避免了投切震蕩發(fā)生，補(bǔ)償速度快，精度高，工作可靠?？杀４?90天事件記錄及整點(diǎn)電網(wǎng)參數(shù)記錄。具有各相的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率越限監(jiān)測(cè)報(bào)警并保護(hù)控制PQC100配電負(fù)荷測(cè)控終端，通過(guò)動(dòng)態(tài)智能控制來(lái)控制晶閘管開關(guān)的投切，迅速吸收無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功的目的。該P(yáng)QC100配電負(fù)荷測(cè)控終端，采用了美國(guó)TI公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字芯片DSP2407作為系統(tǒng)的主要核心，通過(guò)采樣系統(tǒng)采集電網(wǎng)參數(shù)，送入DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，得到系統(tǒng)所需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，自動(dòng)選擇容量最合適的一組投入到電網(wǎng)中，達(dá)到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率的目的。針對(duì)原補(bǔ)償柜故障高制方式簡(jiǎn)單的的問題： 我們經(jīng)過(guò)討論分析：是由于用電負(fù)荷產(chǎn)生了諧波及電容補(bǔ)償裝臵頻繁投切，產(chǎn)生涌流和操作過(guò)電壓導(dǎo)致?lián)p壞頻繁、壽命縮短。而新型的濾波電抗器能很好抑制電網(wǎng)高次諧波和限制涌流的作用。 無(wú)觸點(diǎn)投切開關(guān)采用晶閘管觸發(fā)技術(shù)，利用過(guò)零觸發(fā)的原理，投切時(shí)無(wú)涌流，無(wú)過(guò)渡過(guò)程，能防止操作過(guò)電壓，可長(zhǎng)時(shí)間安全可靠工作。原補(bǔ)償柜只能采集三相電源中的一相數(shù)據(jù)來(lái)控制其補(bǔ)償電容器組投切，由于三相負(fù)載的不平衡，不能準(zhǔn)確

:功擇容量態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?J0造ri冃5別曰寸電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)電壓、電流、有功■■■J亠叨P09較程序中設(shè)臵的各支路補(bǔ)償容量，選J補(bǔ)淘汰電容器組投入補(bǔ)償，造成投則過(guò)補(bǔ)，不投則欠補(bǔ)，增加電網(wǎng)的波動(dòng)，影響補(bǔ)償質(zhì)量和供電無(wú)功荷測(cè)控終端由其DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)現(xiàn)了三相和單相分舊的電容器柜絲熔交流接觸器:功擇容量態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?J0造ri冃5別曰寸電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)電壓、電流、有功■■■J亠叨P09較程序中設(shè)臵的各支路補(bǔ)償容量，選J補(bǔ)淘汰電容器組投入補(bǔ)償，造成投則過(guò)補(bǔ)，不投則欠補(bǔ)，增加電網(wǎng)的波動(dòng)，影響補(bǔ)償質(zhì)量和供電無(wú)功荷測(cè)控終端由其DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)現(xiàn)了三相和單相分舊的電容器柜絲熔交流接觸器熱元件使數(shù)據(jù)，給PQC10‘ 無(wú)功軸愷白曲控射陳@it州卵去r.端■????BGFK-TSG態(tài)投切開關(guān)新型濾波電抗器端■????BGFK-TSG態(tài)投切開關(guān)新型濾波電抗器新型IXYS系列晶閘管電容投切■上旬■中旬■下旬10改造后效果:通過(guò)安裝運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝臵與傳統(tǒng)補(bǔ)償裝臵投入和切除的延時(shí)區(qū)別，一般是以秒為單位來(lái)計(jì)算的，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝臵的速度快，最快可以達(dá)到10ms至20ms，傳統(tǒng)補(bǔ)償裝臵的延時(shí)長(zhǎng)，最低低于200ms，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝臵采用晶閘管投切，是過(guò)零點(diǎn)投切，無(wú)涌流，無(wú)噪音，可靠性高，而傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝臵是采用交流接觸器，投切涌流大，噪音大，可靠性低。在節(jié)電方面：根據(jù)變壓器容量（1000KVA）及負(fù)荷狀況，（按視載容量30%）安裝了五組濾波電容器，每組容量60kvar，總?cè)萘繛?00kvar。對(duì)用電設(shè)備做無(wú)功補(bǔ)償，產(chǎn)生的節(jié)電效果是從多方面體現(xiàn)出來(lái)， 電壓等級(jí)不同、補(bǔ)償位臵不同，等等，節(jié)電的效果也不同根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 年節(jié)電費(fèi)=補(bǔ)償總?cè)萘?無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量*年運(yùn)行時(shí)間*日運(yùn)行時(shí)間。在低壓中取：無(wú)功當(dāng)量二0.083Kw/Kvar，也就是補(bǔ)償IKvar的電容，相當(dāng)于獲得0.083KW的有功功率，0.083KWX24小時(shí)=2度電。在正常負(fù)荷時(shí)，我們觀察有2-3組電容器組在工作，也就是說(shuō)有120Kvar--180Kvar 投入，全年節(jié)約電能大概估算：251天X（120Kvar--180K