淺談智能電容器在低壓配電網(wǎng)末端的應(yīng)用

時間：2020-11-18作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：53

朱鹍
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(jìn)行了詳細(xì)評述，分析了各種算法的特點(diǎn)及存在的問題，以促進(jìn)該研究領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞：電容器 ；配電網(wǎng) ；算法
 
引言
        無功補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ) 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(bǔ)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(dāng)， 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(fù)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(dāng)然實(shí)際負(fù)載， 不可能為純?nèi)菪载?fù)載或者純感性負(fù)載，一 般都是混合性負(fù)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(jìn)行無功補(bǔ)償。
 
2、采用無功補(bǔ)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)備可以帶多的有功負(fù)載（P=S*COSΦ）。
        二，提高輸電效率。當(dāng)有功負(fù)載（P） 一定時，因?yàn)椋≒ ＝ 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好的。
        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(bǔ)償容量的選擇
        對于用量每分鐘 1500 轉(zhuǎn)和 3000轉(zhuǎn)的電機(jī)用額定容量（kW）30 士 0.5（kvar)的估算方法，可*簡便地求出所需補(bǔ)償 電容的容量。以 30kW 電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)，如果電機(jī)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(jī)：隨機(jī)補(bǔ)償——Qc=（0.95-0.98）√ 3IoUn
        Io——電動機(jī)的勵磁電流 ；Un——電動機(jī)的額定電壓。
        對于排灌用普通電動機(jī)：隨機(jī)補(bǔ)償——Qc=（0.5-0.6）Pn
        Pn——排灌電動機(jī)額定有功功率。
 
4、配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?/strong>
        低壓無功補(bǔ)償我們通常采用的方法主 要有三種：隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償。下面簡單介紹這三種補(bǔ)償方式的適用范圍 及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
        1），隨機(jī)補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)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(hù)裝置與電機(jī)同時投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用 于補(bǔ)償個別大容量且連續(xù)運(yùn)行（如大中型 異步電動機(jī)）的無功消耗，以補(bǔ)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(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是 ：用電設(shè)備運(yùn)行時， 無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時，補(bǔ)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(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝*、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事 故率低等優(yōu)點(diǎn)。
        2），隨器補(bǔ)償。隨器補(bǔ)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(bǔ)償配電變壓器空載無功的 補(bǔ)償方式。配變在輕載或空載時的無功負(fù) 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(fù)荷的主要部分，對于 輕負(fù)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(fèi)單價的增加， 不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價。
        隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn) ：接線簡單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)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(jì)性，是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。
        3），跟蹤補(bǔ)償。跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶 0.4kV 母線上的補(bǔ)償方式。適用于 100kVA 以上的**配電用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式， 補(bǔ)償效果好。
        跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量小，比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對延長、運(yùn)行可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時，應(yīng)**選用跟蹤補(bǔ)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(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，兩臺共補(bǔ)或一臺分補(bǔ)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(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無功補(bǔ)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(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/div>

        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(diǎn)，實(shí)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。

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(shí)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(bǔ)償裝置智能電容方案

 

 

6、補(bǔ)償后的經(jīng)濟(jì)效益

        從補(bǔ)償后效果來看，補(bǔ)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(diǎn)，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(fù)荷為 5 臺 7.5kW 三相異步電動機(jī)，月供電量20000kwh，線損為 7.2%，經(jīng)過無功補(bǔ)償原功率因數(shù) cosΦ1 ＝ 0.7，提高到 cosΦ2 ＝ 0.9。

        提高負(fù)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(fù)荷原功率因數(shù)，cosΦ2

        ——補(bǔ)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(fèi)：0.63×569=358.47

 

參考文獻(xiàn)：

（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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