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[行业技术文章]如何选择低压无功功率补偿装置

更新:2013-05-13

无功功率抵偿装配在电子供电系统中所承当的作用是提高电网的功率因数,下降供电变压器及输送线路的消耗,提高供电效率,改善供电情况。所以无功功率抵偿装配在电力供电系统中处在一个不成缺少的很是重要的位置。合理的选择抵偿装配,可以做到年夜限度的削减网络的消耗,使电网提高。反之,如选择或使用不妥,可能造成供电系统,电压波动,谐波增年夜等诸多身分。

1、按投切方式分类:

1.延时投切方式
延时投切方式即人们熟称的"静态"抵偿方式。这类投切依靠于传统的接触器的动作,固然用于投切电容的接触器用的,它具有抑制电容的涌流作用,延时投切的目的在于避免接触器过于频仍的动作时,电容器造成损坏,更重要的是防御电容不停的投切致使供电系统振荡,这是很危险的。当电网的负荷呈感性时,如电念头、电焊机等负载,这时候电网的电流滞带后电压一个角度,当负荷呈容性时,如过的抵偿装配的控制器,这是电网的电流超前于电压的一个角度,即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。经由过程抵偿装配的控制器检测供电系统的物理,来决议电容器的投切,这个物理可所以功率因数或无功电流或无功功率。

下面就功率因数型举例说明。当这个物理知足要求时,如cosΦ超前且>0.98,滞后且>0.95,在这个范围内,此时控制器没有控制旌旗灯号发出,这时候已投进的电容器组不退出,没投进的电容器组也不投进。当检测到cosΦ不知足要求时,如cosΦ滞后且<0.95,那末将一组电容器投进,并继续监测cosΦ如还不知足要求,控制器则延时一段时间(延不时间可整定),再投进一组电容器,直到全数投进为止。当检测到超前旌旗灯号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时,那末控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是:先投进的那组电容器组在切除时就要先切除。假设把延不时间整定为300s,而这套抵偿装配有十路电容器组,那末全数投进的时间就为30分钟,切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是慢慢到位。假设将延不时间整定的很短,或没有设定延不时间,就可能会泛起这样的情况。当控制器监测到cosΦ〈0.95,迅速将电容器组逐一投进,而在投进时代,此时电网可能已经是容性负载即过抵偿了,控制器则控制电容器组逐一切除,循环往复,形成震荡,致使系统解体。是否能形成振荡与负载的性有紧密亲密关系,所以说这个参数需要凭据现场情况整定,要在保证系统平安的情况下,再斟酌抵偿效果。

2.瞬时投切方式
瞬时投切方式即人们熟称的"动态"抵偿方式,应当说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶,现实就是一套快速随动系统,控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计较,在2个周期到来时,控制器已发出控制旌旗灯号了。经由过程脉冲旌旗灯号使晶闸管导通,投切电容器组年夜约20-30毫秒内就完成一个全数动作,这类控制方式是机械动作的接触器类没法实现的。动态抵偿方式作为新一代的抵偿装配有着普遍的运用前景。现在很多开关行厂都试图生产、制造这类装配且有的生产厂已生产出很不错的装配。固然与国外同类产物相比从性能上、元器件的、产物结构上还有一定的差距。

动态抵偿的线路方式
(1)LC串接法原理如图1所示
这类方式采用电感与电容的串联接法,调理电抗以到达抵偿无功消耗的目的。从原理上分析,这类方式响应速度快,闭环使用时,可做到无差调理,使无功消耗降为零。从元件的选择上来说,凭据抵偿选择1组电容器即可,不需要再分成多路。既然有这么多的点,应当长短常理想的抵偿装配了。但由于要求选用的电感值年夜,要在很年夜的动态范围内调理,所以体积也相对较年夜,价格也要高一些,再加一些技术的缘由,这项技术到今朝来说还没有被普遍采用或使用者很少。
(2)采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关,较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件,C1为电容器组。这类接线方式采用2组开关,另外一相直接接电网省往一组开关,有很多越性。




作为抵偿装配所采用的半导体器件一般都采用晶闸管,其点是选材利便,电路成熟又很经济。其不足的地方是元件自己不能快速关断,在意外情况下轻易烧毁,所以庇护措施要完善。当解决了庇护问题,作为电容器组投切开关应当是较理想的器件。动态抵偿的抵偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重要的一项就是要求控制器要有秀的动态响应时间,准确的投切功率,还要有较高的自识别能力,这样才能到达好的抵偿效果。
当控制器收集到需要抵偿的旌旗灯号发出一个指令(投进一组或多组电容器的指令),此时由触发脉冲往触发晶闸管导通,响应的电容器组也就并人线路运行。需要强调的是晶闸管导通的条件必需知足其所在相的电容器的端电压为零,以免涌流造成元件的损坏,半导体器件应当是无涌流投切。当控制指令裁撤时,触发脉冲随即消失,晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值,必需由放电电阻尽快放电,以备电容器再次投进。
元器件可以选单项晶闸管反并联或是双向晶闸管,也可选适合容性负载的固态接触器,这样可以省往过零触发的脉冲电路,从而简化线路,元件的耐压及电流要合理选择,散热器及冷却方式也要斟酌周全。

3.夹杂投切方式
现实上就是静态与动态抵偿的夹杂,一部门电容器组使用接触器投切,而另外一部门电容器组使用电力半导体器件。这类方式在一定水平上可做到势互补,但就其控制技术,今朝还见到完善的控制软件,该方式用于凡是的网络如工矿、小区、域网改造,比起单一的投切方式拓宽了运用范围,节能效果更好。抵偿装配选择非等容电容器组,这类方式抵偿效果加倍细致,更为理想。还可采用分相抵偿方式,可以解决由于线路三相不服行酿成的损失。

4.在无功功率抵偿装配的运用方面,选择那一种抵偿方式,还要依电网的状态而定,首先对所抵偿的线路要有所领会,对于负荷较年夜且变化较快的工况,电焊机、电念头的线路采用动态抵偿,节能效果较着。对于负荷相对平稳的线路应采用静态抵偿方式,也可以使用动态抵偿装配。对于一些非凡的工作情况就要慎重选择抵偿方式,尤其线路中含有瞬变高电压、年夜电流冲击的场所是不能采用动态抵偿的。一般电焊工作时间均在几秒钟以上,电念头启动也在几秒钟以上,而动态抵偿的响应时间在几十毫秒,按40毫秒斟酌则从40毫秒到5秒钟之内是一个相对的稳态进程,动态抵偿装配能完成这个进程。假设线路中没有泛起这么一段相对的稳态进程并能又有较年夜的变化,我们把它称为瞬变或闪变,采用动态抵偿就要出问题并可能引发事故。

2、无功功率抵偿控制器
无功功率抵偿控制器有三种采样方式,功率因数型、无功功率型、无功电流型。选择那一种物理控制方式现实上就是对无功功率抵偿控制器的选择。控制器是无功抵偿装配的指挥系统,采样、运算、发出投切旌旗灯号,参数设定、丈、元件庇护等功能均由抵偿控制器完成。十几年来履历了由分立元件--集成线路--单片机--DSP芯片一个快速成长的进程,其功能也越发完善。就国内的整体状态,由于市场的需求很年夜,生产厂家也越来越多,其性能及内在差异很年夜,很多产物名不符实,在选用时需认真看待。在选用时需要注重的另外一个问题就是国内生产的控制器其名称均为"XXX无功功率抵偿控制器",名称里泛起的"无功功率"的寄义不是这台控制器的采样物理。采样物理取决于产物的型号,而不是产物的名称。

1.功率因数型控制器
功率因数用cosΦ暗示,它暗示有功功率在线路中所占的比例。当cosΦ=1时,线路中没有无功消耗。提高功率因数以削减无功消耗是这类控制器的终方针。这类控制方式也是很传统的方式,采样、控制也都较轻易实现。
*"延时"整定,投切的延不时间,应在10s-120s范围内调理"活络度"整定,电流活络度,不年夜于0-2A。
*投进及切除门限整定,其功率因数应能在0.85(滞后)-0.95(超前)范围内整定。
*过压庇护设
*显示设置、轮回投切等功能
这类采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象泛起,又要兼顾抵偿效果,这是一对矛盾,只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整的较好,也没法祢补这类方式自己的缺陷,尤其是在线路重负荷时。举例说明:设定投进门限;cosΦ=0.95(滞后)此时线路重载荷,即使此时的无功消耗已很年夜,再投电容器组也不会泛起过抵偿,但cosΦ只要不小于0.95,控制器就不会再有抵偿指令,也就不会有电容器组投进,所以这类控制方式建议不做为推荐的方式。

2.无功功率(无功电流)型控制器
无功功率(无功电流)型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个设计秀的无功型控制器是智能化的,有很强的顺应能力,能兼顾线路的稳定性及检测及抵偿效果,并能对抵偿装配进行完善的庇护及检测,这类控制器一般都具有以下功能:
*四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、凭据负载自动调理切换时间、谐波过压报警及庇护、线路谐振报警、过电压庇护、线路低电流报警、电压、电流畸变率丈、显示电容器功率、显示cosΦ、U、I、S、P、Q及频率。
由以上功能就能够看出其控制功能的完整,由因而无功型的控制器,也就将抵偿装配的效果阐扬得。如线路在重负荷时,那怕cosΦ已到达0.99(滞后),只要再投一组电容器不发生过补,也还会再投进一组电容器,使抵偿效果到达好的状态。采用DSP芯片的控制器,运算速度年夜幅度提高,使得富里叶变换获得实现。固然,不是所有的无功型控制器都有这么完整的功能。国内的产物相对国外的产物还存在一定的差距。

3.用于动态抵偿的控制器
对于这类控制器要求就更高了,通常为与触发脉冲形成电路一并斟酌的,要求控制器抗干扰能力强,运算速度快,更重要的是有很好的完成动态抵偿功能。由于这类控制器也都基于无功型,所以它具有静态无功型的特点。
今朝,国内用于动态抵偿的控制器,与国外同类产物相比有较年夜的差距,一是在动态响应时间上较慢,动态响应时间重复性欠好。二是抵偿功率不能一步到位,这些应是生产厂家要重点解决的问题。另外,响应的国家尺度也还没有见到,这方面落后于成长。

3、滤波抵偿系统
由于现代半导体器件运用越来越普遍,功率也更年夜,但它的负面影响就是发生很年夜的非正弦电流。使电网的谐波电压升高,畸变率增年夜,电网供电变坏。
假设供电线路上有较年夜的谐波电压,尤其5次以上,这些谐波将被抵偿装配放年夜。电容器组与线路串联谐振,使线路上的电压、电流畸变率增年夜,还有可能造成装备损坏,再这类情况下抵偿装配是不成使用的。好的解决方式就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性,以对线路进行无功抵偿,对于谐波则为感性负载,以吸收部门谐波电流,改善线路的畸变率。增加电抗器后,要斟酌电容端电压升高的问题。
滤波抵偿装配即抵偿了无功消耗又改善了线路,虽然成本提高较多,但对于谐波成份较年夜的线路仍是应尽斟酌采用,不能认为装配一时不出问题就认为没有问题存在。很多情况下,采用五次、七次、十一次或高通滤波器可以在抵偿无功功率的同时,对系统中的谐波进行消除。