摘要:介紹了箱式變電站無功補(bǔ)償裝置中智能集成電力電容器的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞:箱式變電站;功率因數(shù);電力電容器
1 前言
由于結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、外形美觀等原因,箱式變(包括美式箱芟和歐式箱變)的應(yīng)用越來越廣泛。 但箱式變在運(yùn)行中普遍存在無功補(bǔ)償裝置中的電容器容量不足問題。這個(gè)問題導(dǎo)致在額定容量運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)偏低,達(dá)不到電力部門要求的0.9或以上的標(biāo)準(zhǔn)。由于箱式變的應(yīng)用較為廣泛,解決箱式變無功補(bǔ)償不足問題對于提高供電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù),降低電網(wǎng)損耗具有現(xiàn)實(shí)意義。
2 原因分析
箱式變結(jié)構(gòu)緊湊且體積小,補(bǔ)償電容器容量與變壓器容量比為1:5左右,達(dá)不到無功補(bǔ)償容量為變壓器容量的30%~40%的一般要求。當(dāng)負(fù)載偏重于感性時(shí),使補(bǔ)償不足,功率因數(shù)不能達(dá)標(biāo)。如 630kVA箱式變電站,配置補(bǔ)償電容器為120kvar~ 130kvaro箱式變空間狹小,并為封閉型,使箱內(nèi)溫度偏高。根據(jù)規(guī)定,電容器補(bǔ)償?shù)沫h(huán)境溫度超過40℃時(shí)應(yīng)退出運(yùn)行。實(shí)測補(bǔ)償室內(nèi)溫度在額定負(fù)載運(yùn)行超過40℃,特別是夏天,環(huán)境溫度加上接觸器發(fā)熱引起溫度升高,筆者實(shí)測箱式變中溫度達(dá)60℃以上,對電容器組正常運(yùn)行不利。電容器組釆用熔斷器作短路及熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。因補(bǔ)償室內(nèi)溫度偏高,常出現(xiàn)熱繼電器誤動(dòng),致電容器組控制接觸器失電,斷路跳閘,補(bǔ)償電容器退出運(yùn)行,致無功補(bǔ)償不足。
3 傳統(tǒng)解決措施
保留電容器組熔斷器的短路保護(hù),退岀過載保護(hù),對熱繼電器控制回路常閉輔助觸點(diǎn)短接,防止因溫度高誤動(dòng)。在低壓室補(bǔ)償電容器下方裝低噪聲軸流風(fēng)機(jī),自動(dòng)控制風(fēng)機(jī),確保安全運(yùn)作。在感性負(fù)載集中處就地補(bǔ)償,或在箱式變附近加補(bǔ)償裝置。上述措施實(shí)施后,可以改善補(bǔ)償效果,明顯提高功率因數(shù),使變壓器容量能得到充分利用。但實(shí)際上釆取以上解決問題的同時(shí),實(shí)質(zhì)上箱式變本身的無功補(bǔ)償能力并沒有得到解決(如加裝設(shè)備),同時(shí)帶來了高溫運(yùn)行不可靠性因素,加快了電容的老化和衰減,加裝了設(shè)備等于擴(kuò)大了投資。因此,超越原來的解決方法,在傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的原理和產(chǎn)品上進(jìn)行創(chuàng)新, 才是解決箱式變無功補(bǔ)償不足問題的根本。經(jīng)過研究人員和企業(yè)研發(fā)人員的共同努力,通過產(chǎn)品創(chuàng)新, 一種全新的無功補(bǔ)償裝置——智能集成電力電容器應(yīng)運(yùn)而生。智能集成電力電容器因?yàn)榫哂懈叨燃?而小型化、過零投切耗能低、補(bǔ)償效果好等特點(diǎn),從根本上解決了箱式變由于空間狹小、傳統(tǒng)接觸器投 切開關(guān)產(chǎn)生熱量大等問題,使箱式變能安裝足夠容量的補(bǔ)償裝置,解決無功補(bǔ)償不足的問題。
4 智能集成電力電容器
隨著微電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)及通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,國外智能電器得到了長足的發(fā)展。電器向緊湊型、模塊化和組合化型式發(fā)展。智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、可靠性、可用性、可維性、節(jié)能、環(huán)保和安全成為智能電器發(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)展柜架上開發(fā)出來的全新一代低壓無功補(bǔ)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(hù)模塊及電力電容器等組成,替代了原來由智能控制器、熔絲、 復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器及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(dòng)無功補(bǔ)償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝 置落后的控制器技術(shù)和落后的機(jī)械式接觸器或機(jī)電一體化開關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù),改變了傳 統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式,從而使新一代低壓無功補(bǔ)償設(shè)備具有補(bǔ)償效果更好、功耗更低、體積更小、節(jié)約成本更多、使用更靈活、維護(hù)更方便、使用壽命更長及可靠性更高的特點(diǎn),適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆V悄芗呻娏﹄娙萜鞯脑砜驁D如圖1所示。
5 智能集成電力電容器在箱式變應(yīng)用的優(yōu)勢
智能集成電力電容器不僅具有智能化程度高、補(bǔ)償效果優(yōu)化(實(shí)現(xiàn)混合補(bǔ)償)、過零投切技術(shù),對箱式變來說主要是它具有高度集成小型化、能耗小等特點(diǎn),滿足了箱式變無功補(bǔ)償裝置空間小的特點(diǎn),應(yīng)用起來效果良好,其優(yōu)勢如下。
(1)高度集成小型化,解決了因空間小補(bǔ)償不夠的問題。由圖2、圖3及圖4可以直觀看到智能集成電力電容器與傳統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備的比較。與同容量的補(bǔ)償設(shè)備相比,它占有空間不到原來的50%,接線節(jié)省80%。在箱式變中,原來同樣大小的空間,可以布置2倍以上原傳統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備的容量,大大提高了箱式變的無功補(bǔ)償容量。
(2)低能耗,解決了運(yùn)行溫度高問題。常規(guī)補(bǔ)償裝置接通補(bǔ)償電路需要交流接觸器,交流接觸器觸點(diǎn)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(jì)算)需消耗15W,一般每一路可接通 13kvar,相當(dāng)于近1kvar電容補(bǔ)償在開關(guān)上就要消耗1W多的電能。而智能集成電力電容器釆用了磁保持繼電器,磁保持繼電器內(nèi),銜鐵由永磁體吸持,電路接通后,不再消耗電能。箱式變空間小,又較密閉, 散熱條件差,由于原傳統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備使無功補(bǔ)償室溫度高,發(fā)熱量大,致使電容器運(yùn)行條件差,易引 熱繼電器動(dòng)作,使電容器退出運(yùn)行;還使電容器運(yùn)行條件差,造成電容使用壽命縮短。智能集成電力電容器因釆用磁保持繼電器,能耗低,無功補(bǔ)償室不會(huì)因此而溫升過高,這樣就解決了原來電容器因溫度高退出運(yùn)行、溫度高影響電容壽命等問題。
(3)模塊化設(shè)計(jì),安裝、檢修、擴(kuò)容方便。由于箱式變空間狹小,安裝和檢修箱式變非常困難,不便操作。智能集成電力電容器實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化, 取代了傳統(tǒng)的控制器、空氣開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器和電容器,將其合為一個(gè)整體,組屏安裝的時(shí)候釆用積木堆積方式。多臺(tái)電容器組屏安裝,生產(chǎn) 工時(shí)比傳統(tǒng)模式減少60%以上,同時(shí)減少80%連接線,減少80%的節(jié)點(diǎn),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,隨著用電用戶電力負(fù)荷的增加,可以隨時(shí)增加電容器的數(shù)量,改變了常規(guī)模式因接線復(fù)雜,一成不變的局限性,適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要,可以分期投資。產(chǎn)品本身高智能化、使用傻瓜化,安裝非常簡單,易維護(hù)。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品面板上故障指示燈亮,只要拆下電容器,用新的換上,如同更換電池一樣方便。不需要專業(yè)電工,維修及時(shí), 使補(bǔ)償效果大大提高,維護(hù)成本只有其他補(bǔ)償裝置的10%左右。
6 安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
AZC/AZCL系列智能電力電容補(bǔ)償裝置是應(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)量的新一代無功補(bǔ)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(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開關(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)無功補(bǔ)償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式,具有補(bǔ)償效果更好,體積更小,功耗更低,價(jià)格更廉,節(jié)約成本更多,使用更加靈活,維護(hù)更方便,使用壽命更長,可靠性更高的特點(diǎn),適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>
(1)AZC系列智能電容器采用晶閘管復(fù)合開關(guān)投切,較佳投切點(diǎn),實(shí)現(xiàn)無弧通斷;完善的保護(hù)功能,集成在一個(gè)模塊內(nèi),安裝方便。
AZC系列智能電容器選型:
(2)AZCL是在AZC基礎(chǔ)上,串接合適電抗率(7%適用于5/7次以上諧波環(huán)境,14%適用于3/5/7次以上諧波環(huán)境)的電抗,可有效解決諧波,避免諧振放大諧波,保護(hù)電容柜本身壽命。
AZCL系列智能電容器選型:
上述兩種智能電容器采用LCD液晶顯示器,可實(shí)時(shí)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、電容器溫度等電參量。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,自動(dòng)尋找較佳投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)無弧通斷;保證過零投切,無涌流、觸點(diǎn)不燒結(jié)、微能耗、無諧波;同時(shí)具有抗干擾、防雷擊和電源缺相、空載跳閘的保護(hù)功能,特別適用于無功補(bǔ)償時(shí)切換電容器,不需加裝散熱器。
7 總結(jié)
該產(chǎn)品在某電力系統(tǒng)多臺(tái)箱式變檢修中采用,安裝方便,運(yùn)行可靠,補(bǔ)償效果好,得到安裝人員和用戶的好評。在新項(xiàng)目箱式變的設(shè)計(jì)中也已被多家設(shè)計(jì)單位釆用,尤其在美式箱變中,其優(yōu)勢更加突出。
【參考文獻(xiàn)】