ANSVC無功補償裝置助力江蘇某環保能源項目

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘要：根據無功補償(chang) 原理，解決(jue) 功率因數偏低的問題，結合該環保能源公司用電質量的現狀，提出無功補償(chang) 解決(jue) 方案，實際現場考察負載用電總結無功補償(chang) 裝置的設計選型、安裝及注意事項。ANSVC無功補償(chang) 裝置由自愈式並聯電容器、串聯電抗器、投切開關(guan) 、低壓無功補償(chang) 控製器組成，能實時檢測係統中的無功需量，進行無功補償(chang) ，從(cong) 而提高功率因數，減少電費支出。

1、原理分析

1.1在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩(liang) 種；一種是有功功率，一種是無功功率。

      有功功率：正常運行所需的電功率，也就是將電能轉換為(wei) 其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。

      無功功率：比較抽象，它是用於(yu) 電路內(nei) 電場與(yu) 磁場的交換，並用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉變為(wei) 其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來發光外，還需80乏左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場用。由於(yu) 它不對外做功，才被稱之為(wei) “無功"。

      Q:無功功率（Kvar），S:視在功率（KVA），P:有功功率（Kw），PF:功率因數

      1.2無功功率偏低的不良影響：

      1、降低發電機有功功率的輸出

      2、降低輸電、變電設備的供電能力

      3、線路損失增大和電能損耗增加

      4、功率因數下降，電費增收，成本增加

      5、使電氣設備得不到充分發揮

1.3並聯電容器無功補償(chang) 原理：

      如圖1，將並聯電容器C與(yu) 變壓器或負載並聯，則變壓器或負載所需要的無功功率全部或部分由並聯電容器供給，即並聯電容器發出的容性無功可以補償(chang) 負載所消耗的無功。

      如圖2，當未接電容C時，流過電感L的電流為(wei) IL,，流過電阻R的電流為(wei) IR,電源供給的電流為(wei) I1,I1=IR+jIL,此時相位角為(wei) Φ1,功率因數為(wei) COSΦ1；並聯接入電容C後，由於(yu) 電容電流IC與(yu) 電感電流IL方向相反，使得電源供給電流由I1減小為(wei) I2，I2=IR+j（IL-IC），相角由Φ1減小到Φ2,功率因數由COSΦ1提高到COSΦ2。

      在純電容無功補償(chang) 中，電容器本身阻抗是容性的，隨著諧波頻率的提高，電容器的容抗會(hui) 明顯減小，使得諧波被電容器放大，從(cong) 而疊加在補償(chang) 電流上，使電流有效值顯著增加，電容器由於(yu) 諧波電流的增大產(chan) 生溫度過高、絕緣老化、鼓包等問題。且諧波電流放大引發諧波電壓增大，一旦疊加到電容器的電壓上，也會(hui) 使電壓有效值增加，電壓峰值增加，從(cong) 而引起電容器產(chan) 生部放電且不能熄滅，這也是電容器鼓包損壞的一個(ge) 重要因素。在大多數的低壓電力係統中，諧波會(hui) 對電容櫃產(chan) 生較大的影響。現場應用總比較常見的有變頻設備數量較多、容量較大，變頻器前端沒有進線電抗器，相互之間會(hui) 產(chan) 生諧振，從(cong) 而引起電容器經常出現鼓包發熱等情況。

      通過在低壓電力電容器中串聯合理配置的電抗器，進行諧波抑製。電容器的容抗值為(wei) 1/ωC；在電路中串聯對應的電抗器，該電抗器感抗為(wei) ωL，則電容器與(yu) 電抗器會(hui) 在某一頻率下具有確定的阻抗，從(cong) 而實現在該頻率下諧波抑製。

      電抗率的定義(yi) 為(wei) ：LC串聯回路中，在基波頻率下感抗和容抗的比值，即XL/XC,電抗率一般為(wei) 6%、7%、12.5%、14%，電抗係數對應的諧振頻率如下表1所示。若使用6%電抗器，諧振點頻率為(wei) 204Hz，遠離5次諧波諧振點，但靠近4次諧波諧振點200Hz，例如，三相6脈衝(chong) 的變頻設備，如果其中有一隻晶閘管損壞，則會(hui) 變成相當於(yu) 5脈衝(chong) 設備，因此將會(hui) 產(chan) 生4次諧波。 若使用7%電抗器，諧振點頻率為(wei) 189Hz，遠離5次諧波諧振點，則諧波分流流入的少，可更好的保護電容器，7%電抗是常用的安全補償(chang) 方式。12.5%電抗器諧振點頻率為(wei) 141Hz，接近3次諧振點150Hz，易產(chan) 生諧振，影響電容器正常使用。14%電抗器諧振點頻率為(wei) 134Hz，遠離3次諧振點150Hz，14%電抗相較於(yu) 12.5%更加安全可靠。7%電抗抑製5、7次以上諧波，14%電抗抑製3次以上諧波。

      當無功補償(chang) 中有電抗進行諧波抑製，電容器的容量不能按標稱值進行補償(chang) ，考慮到電容器的耐壓值，諧波抑製式無功補償(chang) 在應用過程中會(hui) 出現電容器降容的問題。由於(yu) 電網電壓本身的波動及由於(yu) 電抗器和電容器串聯後，電容器端子間電壓被抬高，電抗率7%的無功補償(chang) 電容器耐壓值一般為(wei) 480V；電抗率14的無功補償(chang) 電容器耐壓值為(wei) 525V。以在400V係統中7%電抗率電容電抗額定電壓為(wei) 480V,額定補償(chang) 容量為(wei) 50Kvar為(wei) 例，額定補償(chang) 電流為(wei) 60.1A，而實際補償(chang) 電流計算為(wei) 53.9A，電容會(hui) 由於(yu) 電壓差而降容，裝機容量50Kvar，而實際容量隻有37.5Kvar。

2、項目概述

      江蘇某環保能源公司，占地麵積約16.6公頃，項目一期建設4條日處理500噸的焚燒線，2台18MW的汽輪發電機組，生活垃圾焚燒能力為(wei) 2000噸/天，年發電量2.72億(yi) 千瓦時以上。現有多套新建2000KVA變壓器需配套兩(liang) 電容補償(chang) 櫃，櫃子尺寸為(wei) 寬1000*深1000*高2200，主要負載為(wei) 電動機、辦公用電、照明等。 

3、解決(jue) 方案

      變壓器容量為(wei) 2000KVA，負荷率為(wei) 0.8左右，預估電容櫃裝機容量為(wei) 兩(liang) 套300Kvar，根據現場環境預估為(wei) 3、5、7次諧波為(wei) 主，諧波主要影響電容正常工作，容易發熱、鼓包等，需配套14%電抗率的電抗器使用，電抗器主要功能為(wei) 抑製諧波進入電容器，從(cong) 而保護電容，增加電容器使用壽命。根據櫃子尺寸及設備尺寸確定電容配置方案為(wei) 每個(ge) 櫃子安裝40Kvar*6路和30Kvar*2路。

4、ANSVC無功補償(chang) 裝置

4.1 概述

      ANSVC無功補償(chang) 裝置適用於(yu) 頻率50Hz電壓0.4KV的係統中，ANSVC低壓無功功率補償(chang) 裝置並聯在整個(ge) 供電係統中，能根據電網中負載功率因數的變化控製電力電容器投切進行補償(chang) 。其原理為(wei) ：ANSVC低壓無功功率補償(chang) 裝置通過CT采集電流、電壓信號，由無功補償(chang) 控製器計算，計算出投切電容器的方案，通過投切開關(guan) 控製各組電力電容器投切。

4.2 ANBSMJ自愈式並聯電容器

      ANBSMJ係列自愈式低壓並聯電容器一般應用於(yu) 低壓交流電力係統中，對工頻低壓電力係統設備的功率因數進行校正，就地或者集中補償(chang) 無功，電容器采用自愈式並聯電容器，自愈式在擊穿後可以進行自我恢複，工作狀態下損耗小，並聯式電容器即使損壞也不會(hui) 影響電網的正常使用。電容器從(cong) 外形上分為(wei) 圓形（如圖4）和方形（如圖5），功能上分為(wei) 共補電容和分補電容（如圖6）。

4.3 ANCK串聯電抗器

      ANCK係列串聯電抗器與(yu) ANBSMJ係列自愈式低壓並聯電容器配套使用，主要用於(yu) 提高0.4KV電力係統的功率因數，抑製電網的高次諧波，減輕電容器由諧波引起的過載，防止諧波過大，對電容器的安全運行，改善網絡電壓波形，提高供電質量和電網安全經濟運行起良好作用，適用於(yu) 3、5、7、9次諧波負載的無功補償(chang) 。ANCK采用銅或鋁繞組，電抗分為(wei) 共補電抗（如圖7）和分補電抗（圖8），共補電抗器主要用於(yu) 三相負載，分補電抗器主要用於(yu) 單相負載，電抗率分為(wei) 7%或14%。

4.4 AFK投切開關(guan)

      AFK係列投切開關(guan) 是低壓無功補償(chang) 裝置中，用於(yu) 投切電容器的產(chan) 品。其基本工作原理是在控製器發出投入或切除指令後，投切開關(guan) 閉合或斷開，將無功補償(chang) 支路與(yu) 係統連接或中斷，實現過零投切，投切過程無過壓、電弧等現象，響應時間快，可頻繁投切。投切開關(guan) 分為(wei) 複合開關(guan) （如圖9）和晶閘管開關(guan) （如圖10）。

4.5 ARC控製器

ARC功率因數補償(chang) 控製器采用高性能MCU為(wei) 核心，配以高精度的電量芯片，是以功率因數為(wei) 取樣物理量的補償(chang) 器，改控製器能可靠地運行在大諧波、非正弦電流、強幹擾等任何惡劣電網環境下。自適應功能保證了電力電容的使用安全，真正實現了電容補償(chang) 櫃的自動穩定投切，有效改善電網的功率因數，是低壓配電係統補償(chang) 無功功率的控製器。

產(chan) 品的主要特點：缺相保護、過溫保護、過壓欠壓保護、電壓電流諧波保護、多種編碼投切、補償(chang) 方式多樣化。

5 結語

      ANSVC無功補償(chang) 裝置可滿足該環保能源項目中無功補償(chang) 的需求，提高電能質量，可以降低電網損耗和用電成本，能保障電力係統的安全用電、連續供電和經濟運行。ANSVC無功補償(chang) 裝置在運行中安全可靠，保護功能齊全，通過RS485與(yu) 後台配合使用，能夠更加方便快捷地檢測電網係統，減少人力資源的投入。

6 參考文獻

[1]企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.6

[2]李林川，電力係統基礎 [M]．北京：科學出版社，2009.

[3]李燕，賈新立，江洪，等，無功補償(chang) 在配電網中應用的試驗與(yu) 分析[J].電力電容器與(yu) 無功補償(chang) ，2012，33（6）；53-58.

7 作者介紹

簡婷，女，現任職於(yu) 安科瑞微電網研究院，主要研究方向為(wei) 傳(chuan) 統無功補償(chang) 產(chan) 品的應用。