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電力電容器

產(chǎn)品特點(diǎn):HYDELEY電容器是一種圓柱形自愈式環(huán)保防爆電容器,采用先進(jìn)的自愈式高級金屬化聚丙烯薄膜(MKP)技術(shù),以確保繞組具有非常好的精度

配電網(wǎng)中的低壓無(wú)功補償裝置介紹和設計方案

時(shí)間:2023-02-03 13:21:25   來(lái)源:本網(wǎng)

  在配網(wǎng)中,低壓無(wú)功補償對提高電能質(zhì)量,降低線(xiàn)路損失具有重要意義,得到了廣泛應用。但無(wú)功補償裝置生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多,用戶(hù)情況千差萬(wàn)別,不同補償裝置的實(shí)際運行效果各不相同,給無(wú)功補償的管理帶來(lái)了很大困難。結合實(shí)際應用中出現的問(wèn)題,就低壓無(wú)功補償裝置的三大部分投切開(kāi)關(guān)、電容器、控制器,以及設計方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析和總結,提出了一些建議供大家共同探討。

無(wú)功補償

  1.投切開(kāi)關(guān)

  投切開(kāi)關(guān)主要包括接觸器、雙向晶閘管、復合開(kāi)關(guān)三種方式。

  1.1 接觸器

  接觸器是使用時(shí)間長(cháng),應用廣泛的一種方式。相對于其他方式,其^大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,因此應用廣泛。但接觸器在投切電容器時(shí),容易產(chǎn)生較大的涌流,燒毀接觸器的觸點(diǎn),導致電容器損壞。

  接觸器這種方式適用于負荷相對比較穩定,功率因數變動(dòng)頻率較低的無(wú)功補償,具有良好的效果。

  1.2 雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)

  這種方式通過(guò)檢測電壓的過(guò)零點(diǎn),在上下半波分別控制正反兩支晶閘管的通斷,來(lái)投切電容器組。由于是在過(guò)零點(diǎn)投入,因此避免了合閘涌流的沖擊,避免了電容器受到?jīng)_擊。

  但此種方式很大的一個(gè)問(wèn)題是散熱。晶閘管在導通后理論上相當于短路,需長(cháng)時(shí)間通過(guò)額定電流,而實(shí)際上晶閘管是存在一個(gè)導通壓降 ,一般為1.5 V左右。以一個(gè)總補償量為160 kvar的補償柜為例。電容器分為8組,每20 kvar,則A相中流過(guò)的電流為52.6 A,每只晶閘管功耗為P=1.5×52.6=78.9 w,兩只晶閘管近160 w。相當于點(diǎn)兩只80 w的燈泡。而晶閘管正常工作的殼溫不超過(guò)80℃ ,若長(cháng)時(shí)間過(guò)熱,可導致晶閘管性能下降直至燒毀。因此必須加散熱器、風(fēng)扇以及溫控繼電器。但是,當夏天室外溫度較高,配電室內不通風(fēng),又有變壓器等發(fā)熱源時(shí),裝置的環(huán)境溫度極有可能達到50℃ 以上,即便散熱也很難保證晶閘管溫升小于80℃。在加了散熱器、風(fēng)扇以及溫控回路后,需要的補償柜內的安裝空間更大,裝配非常麻煩,可靠性也隨之降低。而且由于晶閘管投切時(shí)會(huì )產(chǎn)生諧波電流,引起系統諧振后還會(huì )被放大,導致晶閘管損壞。

  因此,對于類(lèi)似戶(hù)外公變或專(zhuān)變下的無(wú)功補償柜,以及散熱不好的配電室內,盡量不要安裝這種雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。

無(wú)功補償

  1.3 復合開(kāi)關(guān)

  這是一種融合了接觸器和雙向晶閘管優(yōu)點(diǎn)的新型電容器投切開(kāi)關(guān)。將接觸器和雙向晶閘管并聯(lián)在一起。其工作原理為利用晶閘管的快速特性作為投切開(kāi)關(guān),而接觸器則作為電流持續通過(guò)時(shí)的開(kāi)關(guān)。在需要投入電容器組時(shí),先由晶閘管在電壓過(guò)零時(shí)投入,防止合閘涌流的產(chǎn)生,然后再投入接觸器,使其處于同晶閘管并聯(lián)工作的狀態(tài);當系統穩定后再將晶閘管退出,由接觸器承受運行電流;在需要退出電容器組時(shí),先將晶閘管導通,使其處于同交流接觸器并聯(lián)工作的狀態(tài);接著(zhù)使交流接觸器斷開(kāi)退出工作,電容器與電網(wǎng)的連通作用短時(shí)內由晶閘管獨立承擔;^后切除品閘管的觸發(fā)信號,使晶閘管在電流過(guò)零時(shí)自然關(guān)斷。

  使用雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)和復合開(kāi)關(guān)的補償裝置,由于是采用過(guò)零投切,因此使用這兩種方式的補償裝置電容器損壞的概率較小。對于諧波較重的場(chǎng)合,為防止諧振,若要使用復合開(kāi)關(guān),應先考慮濾波。

  為保證晶閘管的使用安全,通常晶閘管選取的VRSM反向峰值電壓和, 通態(tài)電流至少是它所承受的系統額定電壓和電流的2.5倍,甚至還要高。當然也要受成本的限制,雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)和復合開(kāi)關(guān)的價(jià)格通常是接觸器的3—4.5倍。若參數再選高,則成本又會(huì )急劇增加。

  2.電容器

  2.1 自愈式并聯(lián)電容器結構特性

  目前使用的電容器大都為自愈式并聯(lián)電容器。這類(lèi)電容器采用金屬化聚丙烯薄膜繞卷而成。這種材料使得電容器在被擊穿短路后,能利用短路產(chǎn)生的熱量將周?chē)慕饘賹尤刍舭l(fā),使絕緣特性很快得以恢復,電容器能夠繼續使用。即具有自愈功能。

  實(shí)際應用中,采用三相角形聯(lián)接并一體化封裝的結構電容器比較常見(jiàn)。三相角形聯(lián)結便于自動(dòng)濾除三次諧波,一體化封裝則便于安裝。這類(lèi)電容器兩端通常會(huì )并聯(lián)一只小電阻,作為電容器的放電回路。要求在電源斷開(kāi)后30S,電容器兩端電壓小于65 V。另外還可裝設壓力保險,防止爆炸。

  但事實(shí)上電容器損壞還是較多,甚至引起事故擴大。其主要原因在于電容器投切時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流以及溫度等。而產(chǎn)生過(guò)壓過(guò)流的原因則是電容器的投切時(shí)間和頻繁動(dòng)作。

  2.2 電容器使用壽命

  對于使用接觸器作為投切開(kāi)關(guān)的無(wú)功補償裝置,不宜頻繁進(jìn)行電容器的投切。否則,投切時(shí)所產(chǎn)生的過(guò)電壓和沖擊電流將對電容器造成危害,縮短使用壽命。

電力電容器

  3.智能無(wú)功控制器

  智能無(wú)功控制器的作用是采集相關(guān)的電壓、電流,依照一定的控制策略,通過(guò)投切電容器組以實(shí)現控制目標。通常的控制目標為:功率因數、電壓、無(wú)功功率或無(wú)功電流。大多數廠(chǎng)家產(chǎn)品的控制目標一項可通過(guò)定值設定,也可同時(shí)設定功率因數、電壓。

  控制器應盡量滿(mǎn)足DL/T597—1996《低壓無(wú)功補償控制器訂貨技術(shù)條件》、JB/T9663《低壓無(wú)功功率自動(dòng)補償控制器》等推薦標準中的各項要求。在實(shí)際應用中,根據用戶(hù)情況以下功能應重點(diǎn)考慮。

  3.1 過(guò)壓、過(guò)流的保護功能

  電壓、電流越限定值可設定。在電壓、電流越限時(shí)可斷開(kāi)電容器。這樣可避免電容器受到?jīng)_擊,過(guò)早損壞。若具有諧波超標保護功能,則能避免諧振的影響,對電容器也會(huì )起到很好地保護。另外,投切時(shí)間的設置應能滿(mǎn)足電容器完全放電的時(shí)間要求。

  當然,若元件損壞的損失小于無(wú)功補償不夠的損失另當別論。

  3.2 輕載自動(dòng)識別

  對于負載很輕的時(shí)候,很可能投入一組電容器就過(guò)補,退出就欠補,形成振蕩投切??刂破鲬芎苋菀椎亟鉀Q此問(wèn)題。用戶(hù)也可視情況通過(guò)改小電容器容量。設置目標功率因數來(lái)解決。

  3.3 電流判相功能

  由于電流互感器的電流接線(xiàn)會(huì )影響裝置對功率方向的判斷,為方便接線(xiàn)及設備維護,控制器應能自動(dòng)識別電流方向。

  3.4 電磁兼容性能強

  由于處于典型的工業(yè)環(huán)境中,智能無(wú)功控制器應完成靜電干擾、快速瞬變脈沖群抗干擾、浪涌等電磁兼容型式試驗項目,試驗等級應為3級。在無(wú)功補償柜集中招標中,對控制器應明確提出此要求。

  對于直接暴露于大容量變壓器等強電磁干擾環(huán)境中的控制器若出現顯示花屏、無(wú)故復位等問(wèn)題時(shí),有理由懷疑為電磁干擾??煽紤]更換控制器,增加屏蔽或在裝置電源回路中串人濾波器等措施來(lái)解決。

電力電容器

  4.方案設計

  在低壓無(wú)功補償方案設計中,應對用戶(hù)的負荷情況進(jìn)行仔細分析研究,尤其是對工況特殊的用戶(hù)。裝置選擇上應遵循技術(shù)可靠,運行業(yè)績(jì)良好,經(jīng)濟實(shí)用的原則?,F舉兩個(gè)實(shí)例予以說(shuō)明。

  4.1 一紡織廠(chǎng)進(jìn)行無(wú)功補償改造

  變壓器容量為315 kVA,補償容量為8組25 kvar。初采用雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。使用不到三個(gè)月即發(fā)現晶閘管損壞。在對元件進(jìn)行更換后不到2個(gè)月,再次發(fā)生晶閘管大面積損壞。調查中發(fā)現,用戶(hù)負荷中5次諧波電流占總電流12.6% ,嚴重時(shí)電容會(huì )發(fā)生尖叫。諧波源來(lái)自廠(chǎng)內的織機。懷疑為諧波引發(fā)諧振導致晶閘管損壞。

  后晶閘管送廠(chǎng)家檢驗后也證明為過(guò)電流損壞。向用戶(hù)推薦加裝濾波裝置,但用戶(hù)認為一次性投資太大,不予采納,寧愿接受每月罰款和元件更換。后再次對無(wú)功補償柜改造,將雙向晶閘管構成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)改為接觸器。改造后也曾出現接觸器觸點(diǎn)燒毀,電容器損壞等情況,但相比晶閘管損壞頻率降低。

  4.2 一電機生產(chǎn)廠(chǎng)搬遷用電改造

  原變壓器容量為315 kVA,補償容量為15 kvar固定補償,8組25 kvar循環(huán)投切,采用接觸器投切。后變壓器容量改為500 kVA,無(wú)功補償未變,計量表計改為三相三線(xiàn)電子式多功能電能表。結果發(fā)現倒送無(wú)功,功率因素僅0.36。經(jīng)調查發(fā)現,廠(chǎng)內現僅余辦公負荷,無(wú)其他生活用電15 kvar。

  固定補償容量太大,因為老的計量表是止逆的,即便有無(wú)功倒送也不能發(fā)現。新表則表示得很清楚。將固定補償容量改為5 kvar后正常。

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