淺談智能集成電力電容器的應(yīng)用意義

時間：2020-08-27作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：1007

何花

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)的過零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、過零投切、智能網(wǎng)絡(luò)的要求。

關(guān)鍵詞：智能集成電容器；過零投切

配電網(wǎng)面積廣，用戶多樣，負(fù)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(hù)，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(hù)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償設(shè)備具有補償效果好、功率損耗低、體積小、節(jié)約成本多、使用靈活、維護(hù)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?/p>

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(jìn)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“過零投切”，投切涌流幾乎為零，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 過零投切

由于智能集成電力電容器具有目前國內(nèi)的“過零投切”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(jìn)行投切，交流接觸器在分?jǐn)嚯娙萜鲿r，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。

 

采用過零投切技術(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(jìn)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一個控制器的情況，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，會自動生成一個網(wǎng)絡(luò)，其中地址碼小的一個為主機，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)生一個新的主機，組成一個新的系統(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(jìn)行配電綜合管理。總之，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*。

 

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?；旌涎a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)能效果顯著

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，每一路可接通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。

我國目前在用的配電變壓器近500萬臺（數(shù)據(jù)來自中國國家電力監(jiān)管**），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），則一年可節(jié)約電能2891 GWh?？蓽p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)用了過零投切技術(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(dá)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，只需一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(hù)簡單

智能集成電力電容器實現(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、電容器，將其合為一個整體，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(fù)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，一成不變的局限性。產(chǎn)品本身高智能化，安裝非常簡單，維護(hù)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，如同換電池一樣方便。

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)量的新一代無功補償設(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(hù)單元，兩臺共補或一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。具有體積小，功耗低，維護(hù)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?/p>

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)過零投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)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)約資源確定為我國的基本國策，節(jié)能也已成全社會的共同責(zé)任。電容的“過零投切”技術(shù)也已成為對新一代無功補償裝置的技術(shù)要求在多個地區(qū)的招投標(biāo)中都已列明“過零投切要求”，大面積推廣已勢在必行。該產(chǎn)品是電力系統(tǒng)新一代的節(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、性能優(yōu)越、成本低等優(yōu)勢，是新一代智能電器的好產(chǎn)品，無功補償?shù)睦硐朐O(shè)備。它節(jié)約能源和節(jié)約空間資源的優(yōu)點將為建設(shè)和諧社會做出重大貢獻(xiàn)。

 

參考文獻(xiàn)

[1] 陸保松.城區(qū)低壓電網(wǎng)的無功補償[ J ] .中國電力,1996,29(3):54～57.

[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


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  楊馨 安科瑞電氣股份有限公司 ?上海嘉定 摘要：隨著企業(yè)改革的不斷深入，對現(xiàn)代化用電管理的水平要求越來越高，準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟的獲得用電回路的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行用電分析、負(fù)荷管理、表計運行狀況監(jiān)測、電費自動結(jié)算是現(xiàn)代化電能管理的基礎(chǔ)。同時也是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的有效手段。近年來技術(shù)人員對監(jiān)控系統(tǒng)的研究工作逐步增加，并且開始使用新的技術(shù)對現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。本文通過海立集團(tuán)長陽路2555號綜合