淺談智能電容器在低壓配電網(wǎng)末端的應(yīng)用

時間：2020-10-09作者：安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司瀏覽：140

王孟春
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
 
摘要：電容器優(yōu)化配置和投切是配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一項重要內(nèi)容。電容器優(yōu)化配置，側(cè)重對電容器優(yōu)化投切的各種算法進行了詳細評述，分析了各種算法的特點及存在的問題，以促進該研究領(lǐng)域的進一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞：電容器 ；配電網(wǎng) ；算法
 
引言
        無功補償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，無功補償可以降 低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供 電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補 償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺 少的非常重要的位置。合理地選擇補償裝 置，可以做到減少網(wǎng)絡(luò)的損耗， 使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當， 可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波等諸多因素。
 
1、無功功率的形成
        交流電在通過純電阻的時候，電能都轉(zhuǎn)成了熱能，而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行?負載的時候，并不做功，也就是說沒有消耗電能，即為無功功率，當然實際負載， 不可能為純?nèi)菪载撦d或者純感性負載，一 般都是混合性負載，這樣電流在通過它們 的時候，就有部分電能不做功，就是無功 功率，此時的功率因數(shù)小于 1，為了提高電能的利用率，就要進行無功補償。
 
2、采用無功補償提高功率因數(shù)的作用
        一，提高供電設(shè)備的利用率。在供電設(shè)備視在功率 S 一定的情況下，功率因數(shù) COSΦ 越大，該供電設(shè)備可以帶更多的有功負載（P=S*COSΦ）。
        二，提高輸電效率。當有功負載（P） 一定時，因為（P ＝ UI*COSΦ），電壓 U不變化，COSΦ 越大，則電流 I 越小，電流I 在線路中的損耗就越小。
        三，改善供電質(zhì)量。電流 I 越小，線路中電壓損耗就越小，線路末端電壓就可以得到較好的保證。
        四，提高輸電安全。電流 I 小，線路發(fā)熱降低，提高輸電線路的安全。
 
3、補償容量的選擇
        對于用量每分鐘 1500 轉(zhuǎn)和 3000轉(zhuǎn)的電機用額定容量（kW）30 士 0.5（kvar)的估算方法，可迅速簡便地求出所需補償 電容的容量。以 30kW 電機為標準，如果電機容量小于 30kW 的每臺增加 0.5kvar。容量大于 30kW 的每臺就減少 0.5kvar。
        一般農(nóng)村配電網(wǎng)中的電容容量的速算法： 
        電動機：隨機補償——Qc=（0.95-0.98）√ 3IoUn
        Io——電動機的勵磁電流 ；Un——電動機的額定電壓。
        對于排灌用普通電動機：隨機補償——Qc=（0.5-0.6）Pn
        Pn——排灌電動機額定有功功率。
 
4、配電網(wǎng)無功補償?shù)囊话惴椒?/strong>
        低壓無功補償我們通常采用的方法主 要有三種：隨機補償、隨器補償和跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍 及使用該種補償方式的優(yōu)缺點。
        1），隨機補償。隨機補償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接， 它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用 于補償個別大容量且連續(xù)運行（如大中型 異步電動機）的無功消耗，以補勵磁無功 為主。此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無功峰 荷。
        隨機補償?shù)膬?yōu)點是 ：用電設(shè)備運行時， 無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè) 備也退出，不會造成無功倒送，而且不需 頻繁調(diào)整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事 故率低等優(yōu)點。
        2），隨器補償。隨器補償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器二 次側(cè)，以無功補償配電變壓器空載無功的 補償方式。配變在輕載或空載時的無功負 荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空 載無功是農(nóng)網(wǎng)無功負荷的主要部分，對于 輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量 的比例很大，從而導(dǎo)致電費單價的增加， 不利于電費的同網(wǎng)同價。
        隨器補償?shù)膬?yōu)點 ：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限 制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，
        從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
        3），跟蹤補償。跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶 0.4kV 母線上的補償方式。適用于 100kVA 以上的**配電用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式， 補償效果好。
        跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行較可靠。但缺點是控制保護裝置復(fù)雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經(jīng)濟性接近時，應(yīng)**選用跟蹤補償方式。
 
5安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
5.1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。具有體積較小，功耗較低，維護方便，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)妮^高要求。
        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、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。
5.2產(chǎn)品選型
        AZC系列智能電容器選型：
 
AZCL系列智能電容器選型：
 
 
5.3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
 
 
6、補償后的經(jīng)濟效益
        從補償后效果來看，補償后動力電流可以下降 1/3 以上，有些甚至能下降 50%， 臺區(qū)線損基本上可以降低 2-4 個百分點，可以起到較好的降損效果。
        在電網(wǎng)中，線路或變壓器的可變功率損耗為：
        P ＝ I2 Ｒ ×10-3
        假設(shè)一臺 50kVA 變壓器，主要負荷為 5 臺 7.5kW 三相異步電動機，月供電量20000kwh，線損為 7.2%，經(jīng)過無功補償原功率因數(shù) cosΦ1 ＝ 0.7，提高到 cosΦ2 ＝ 0.9。
        提高負荷的功率因數(shù)與降低線損的關(guān)系為：
        △ P% ＝ [1-（cosΦ21/cosΦ22）]× **，式中
        cosΦ1——負荷原功率因數(shù)，cosΦ2
        ——補償后的功率因數(shù)可變損耗降低：
        △ P%=[1-（cosΦ21/cosΦ22）]× **
        =[1-（0.49/0.81）]×**
        =39.51%
        月?lián)p耗電量 ：7.2%×20000=1440kwh 月總損耗降低電量：39.51%×1440=569kwh
        按動力電價 0.63 元 / 千瓦時計算，月節(jié)省電費：0.63×569=358.47
 
參考文獻：
（1）劉海濤，電容器在配電網(wǎng)中的應(yīng)用
（2）安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版

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