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浅谈低压智能电力电容器的功能及运用

发布时间:2020-07-21   点击次数:182次

 摘要:本文详细介绍了低压智能电力电容器的强大功能,并通过在企业的实际应用,证明了它的无功跟踪补偿与调谐滤波的效果,从而为企业减少电能损耗和电费开支,提高了企业的经济效益。

关键词:低压智能,无功补偿,调谐滤波

 

随着我国智能电气化电网的迅速发展,低压电器智能化也应运而生,“低压智能电力电容器” 就是其中的一个能者。它以强大的功能优势赢得了市场,取得了用户的信任与好评。自低压智能电力电容器问世以来,逐步取代常规型低压无功补偿装置,迅速成为用户低压电网运行的“保护神”。

一、低压智能电力电容器的功能

低压智能电力电容器,实际上是一套微型化低压智能无功补偿与调谐滤波装置。它以二台(△型)或一台(Y 型)无油化低压电力电容器为主体,采用微型电子元件技术、微型传感器技术、微型网络技术和电器制造技术,将智能组件、控制器、滤波器,电抗器、电流互感器、热继电器、熔断器及避雷器等元件微型化,安装在电容器的上方,用一个约7cm高的盖子覆盖着。由于整机体积很小,突出显示的是电容器,所以称它为“低压智能电力电容器”。

现场安装时,在低压进线柜的进线端加装三只小型 CT,将二次线引入电容器,即可实现如下功能:

1)智能网络控制功能

自动检测及跟踪系统无功功率的变化,自动投切电容器组。投切方法是:容量相同的电容器,按循环投切原则进行投切;容量不同的电容器,按适补原则进行投切;先投先切,先退先投;电容器运行温度低时先投,温度高时先退。补偿工况恒定时,电容器每15min循环投切一次,避免单只电容器长时间投运。

2)快速投切电容器功能

动作开关选用无触点过零投切开关,配合的快速控制器,实现过零投切,动作时间缩短到1S,动态追踪补偿系统所缺少的无功功率,力争使线损降到低水平。

3)测量功能

可测量系统电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数;实现CT相位与变比自动测量和校正;可测量各台电容器的三相电流和体内温度。

4)分相补偿功能

分相补偿型电容器可对各相上的电容器进行分别投切,提高对系统无功功率的补偿精度,使三相无功功率不平衡的系统得到了良好的补偿。

5)保护功能

电容器有过电流速切保护,过电压、欠电压保护,过温、断相保护,三相电流不平衡保护。当电容器内部温度超过65℃时,电容器会整机退出运行,确保系统。

6)信号功能

电容器能够显示投切状态,过补偿、欠补偿状态,过电压、欠电压状态,具有保护动作类型及自诊断故障类型等的灯光信号。

7通信功能

电容器和控制器之间采用RS485通信连接,便于大量采集数据、上传数据及与外设监控终端进行信息交换,构成系统工作。

8显示功能

在电容器顶盖的前方有一个液晶显示屏对电容器投切状态、系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数及电容器内部温度等参数都能显示出来。

9故障自诊断功能

电容器智能控制元件能对本体各项运行参数进行自诊断,一旦出现故障,整机快速响应, 退出运行。

10滤波功能

能够有效消除高次谐波和涌流。对高次谐波形成一个低阻抗通道,可吸收、泄放高次谐波, 消除高次谐波对电容器的影响防止电容器过热、绝缘介质老化及自愈性能下降等不利因素的发生。对存在大型谐波源的用户,还要加装干式电抗器、温控风扇和人机面板等器件,整机装在一个体积370mm*280mm*280mm的小箱体内。

二、低压智能电力电容器的实用技术

1、用户用电情况调查

在使用低压智能电力电容器之前,首先要对用户进行用电调查、摸底。山东神力索具有限公司是一家中型企业,供电电压为10KV,属于高供高计用户。配电室有2500KVA变压器两台,总容量为5000KVA。主要用电设备是中频加热炉(大型谐波源)、锻造机、冲床、桥式起重机及压缩机等。配电室的0.4KV母线上装有无功补偿装置,补偿电容器为普通油浸式,总容量590Kvar。投切方式采用交流接触器,无任何调谐滤波措施。因此,经常发生电容器熔丝烧断、鼓肚、漏油及容量衰减等现象。经调查,发现存在以下问题:①电网谐波含量大,造成无功补偿装置故障,经常停运进行维修、更换零器件,甚至停运数天。②因功率因数太低,供电部门每月都要加收“ 功率因数调整电费”,造成电费开支大,企业效益低。③由于功率因数低,变压器及线路电能损耗大,影响企业经济效益。

2、现场测量用电系统功率因数

在无功补偿装置投运的情况下,通过现场实际测量,得出该公司用电系统的平均功率因数为0.8745。根据有关规定,该公司的功率因数应在0.90以上。因达不到规定要求,供电部门按照《功率因数调整电费办法》中的规定,每月对该用户加收“ 功率因数调整电费”,使该公司月电费比正常用电高出1万多元。

3、现场测量用电系统高次谐波

经现场测量,该公司2500KVA主变压器0.4KV母线谐波数据如下表所示。

 

谐波测量结果发现,该系统的5次、7次及11次谐波大。根据GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》的规定,该系统的电压、电流谐波总含量都严重超标。这是造成电容器等元器件损坏的主要原因。

4、制定改造方案

由于原无功补偿装置没有滤波功能和快速投切功能,已不适应在中频加热炉(大型谐波源) 和锻造机、冲床等负荷突变的设备上应用,应该淘汰旧的无功补偿装置,更换为低压智能电力电容器。根据现场的实际测量数据,有功负荷为890KW,日负荷曲线比较平稳。在投入原无功补偿装置后,功率因数为0.85。安装低压智能电力电容器后,功率因数计划达到0.98。计算所需补偿无功功率计算公式为

 

式中,Q为需补偿无功功率,Kvar;P为有功功率,KW;cosφ1为补偿前功率因数;cosφ2为补偿后功率因数。

补偿容量为:590Kvar(原补偿容量)+370Kvar=960Kvar。需选用低压智能调谐滤波电力电容器,单组容量为为40Kvar,共24组。

5、改造后的经济效益计算

1计算无功功率补偿后节约的经济价值

根据GB/T 12407-2006《三相异步电动机经济运行》中的有关规定,选择无功经济当量,并计算采取无功功率补偿后所节约的经济价值。

Po=KQ*Q

式中,△Po为无功功率补偿后节约的有功功率,KW;KQ为无功经济当量,Kw/Kvar。

该工厂变压器属于三级变压器,查得KQ取0.08-0.1,取中间值,得KQ=0.09。已知Q=960Kvar,补偿无功功率后节约的有功功率为

Po=KQ*Q=86.4KW

每天节约电能为2074KWh。该公司的平均电价为0.7元/KWh,计算一天可增加经济收入1452元,年增加经济收入为529980元。

(2)计算功率因数提高后免收的“功率因数调整电费”

根据电力部门《功率因数调整电费办法》的规定,要求功率因数达到0.9以上的用户,每低于0.01则需增收应缴电费的0.5%,无下线。该公司原功率因数为0.85, 低于要求功率因数0.90,应增收应缴电费的2.5%。即每天应缴功率因数调整电费为373.8元,年应缴“功率因数调整电费”为136437元。功率因数提高后,免收了“功率因数调整电费”,每年可为企业增收136437元。合计节能金额666417元。

该公司采用低压智能电力电容器进行无功补偿和调谐滤波后,每年可增加经济收入66.6万元,三个月就可收回全部投资。该项工程自2010年4月投运以来,运行情况良好。电容器没有出现断保险、发热及鼓肚等现象,电力部门没有再加收“ 功率因数调整电费”,用户非常满意。

三、安科瑞AZC/AZCL智能电力电容器产品介绍

3.1概述

AZC系列智能电容器是0.4KV、50Hz 低压配电节能、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元,晶闸管复合开关电路,线路保护单元,两台共补或一台分补低压电力电容器构成。替代常规由熔丝、 复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。改变了传统无功补偿装置体积庞大和笨重的结构模式,从而使新一代低压无功补偿设备具有补偿效果更好,体积更小,功耗更低,价格更廉,节约成本更多,使用更加灵活,维护更方便,使用寿命更长,可靠性更高的特点,适应了现代电网对无功补偿的更高要求。

AZC系列智能电容器采用定制段式LCD液晶显示器,可实时显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度。

AZC基础上,AZCL系列智能集成式电力电容补偿装置串接合适电抗率(7%适用于5/7次以上谐波环境,14&适用于3/5/7次以上谐波环境)的电抗,可有效抵制谐波,避免谐振放大谐波,保护电容柜本身寿命。

 

3.2应用场合

医院类、商业、数据、变频器行业、光伏行业、港口/油田类、化工/冶炼类...

3.3安科瑞AZC/AZCL系列智能电容器的选型

AZC智能电力电容补偿装置

补偿方式

投切装置类型

容量(kvar)

规格型号

外形尺寸(mm)

长度

宽度

高度

三相共补 SP1

复合开关投切

20+20

AZC-SP1/450-20+20

340

80

300

15+15

AZC-SP1/450-15+15

340

80

270

20+10

AZC-SP1/450-20+10

340

80

270

10+10

AZC-SP1/450-10+10

340

80

250

10+5

AZC-SP1/450-10+5

340

80

250

5+5

AZC-SP1/450-5+5

340

80

250

2.5+2.5

AZC-SP1/450-2.5+2.5

340

80

250

同步开关投切

20+20

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

340

80

300

15+15

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

340

80

270

20+10

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

340

80

270

10+10

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

340

80

250

10+5

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

340

80

250

5+5

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

340

80

250

2.5+2.5

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

340

80

250

分相补偿

FP1

复合开关投切

30

AZC-FP1/250-30

340

80

330

20

AZC-FP1/250-20

340

80

270

15

AZC-FP1/250-15

340

80

270

10

AZC-FP1/250-10

340

80

250

7.5

AZC-FP1/250-7.5

340

80

250

5

AZC-FP1/250-5

340

80

250

同步开关投切

30

AZC-FP1/250-30(J)

340

80

330

20

AZC-FP1/250-20(J)

340

80

270

15

AZC-FP1/250-15(J)

340

80

270

10

AZC-FP1/250-10(J)

340

80

250

7.5

AZC-FP1/250-7.5(J)

340

80

250

5

AZC-FP1/250-5(J)

340

80

250

AZCL智能集成式电力电容补偿装置

补偿方式

电抗器类别

容量(kvar)

规格型号

外形尺寸(mm)

长度

宽度

高度

三相共补 SP1

串7%电抗率电抗器, 电抗材质为铝

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

串14%电抗率电抗器, 电抗材质为铝

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

分相补偿

FP1

串7%电抗率电抗器, 电抗材质为铝

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

串14%电抗率电抗器, 电抗材质为铝

30

AZCL-FP1/300-30-P14

480

200

380

25

AZCL-FP1/300-25-P14

480

200

380

20

AZCL-FP1/300-20-P14

480

200

380

15

AZCL-FP1/300-15-P14

480

200

380

10

AZCL-FP1/300-10-P14

480

200

380

5

AZCL-FP1/300-5-P14

480

200

380

三相共补 SP1

串7%电抗率电抗器, 电抗材质为铜

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

串14%电抗率电抗器, 电抗材质为铜

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

分相补偿

FP1

串7%电抗率电抗器, 电抗材质为铜

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

串14%电抗率电抗器, 电抗材质为铜

30

AZCL-FP1/300-30-P14

480

200

380

25

AZCL-FP1/300-25-P14

480

200

380

20

AZCL-FP1/300-20-P14

480

200

380

15

AZCL-FP1/300-15-P14

480

200

380

10

AZCL-FP1/300-10-P14

480

200

380

5

AZCL-FP1/300-5-P14

480

200

380

四、结束语

低压智能电力电容器,是当前比较理想的微型低压无功补偿和调谐滤波装置,它以功能强大、质量可靠、运行稳定、节能及消除谐波效果明显为优势,不断得到用户的信赖和肯定。同时,低压智能电力电容器的应用也是对多年来一直使用交流接触器投切补偿电容器的一次重大突破。

【参考文献】

  • 王道普.低压智能电力电容器实用技术[J].电气应用.建筑电气,2011年第30卷第2期
  • 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11
  • 安科瑞电能质量监测与治理选型手册.2019.11
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