趙娜
安科瑞電氣股份有限公司
摘要:該文通過智能集成電力電容器研發(fā)背景的說明,介紹該產(chǎn)品基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和單片機(jī)相結(jié)合的雙CPU技術(shù)智能無功補(bǔ)償技術(shù),集成復(fù)合開關(guān)的過投切與計(jì)算機(jī)智能網(wǎng)絡(luò)模塊技術(shù),實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代配電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償節(jié)能、過投切、智能網(wǎng)絡(luò)的要求。
關(guān)鍵詞:智能集成電容器;過投切
配電網(wǎng)面積廣,用戶多樣,負(fù)荷復(fù)雜,配電網(wǎng)無功補(bǔ)償不足,無功補(bǔ)償裝置故障率高,不易維護(hù),有功損耗大,投切涌流大。加強(qiáng)和改善配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償狀況對(duì)于減少損耗,提高電壓質(zhì)量具有非常重要的意義。
1 智能集成電力電容器的研制理念
隨著微電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,電器向緊湊型、模塊化、組合化型式發(fā)展。智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能環(huán)保成為智能電器發(fā)展的主流。智能集成電力電容器正是在智能電器總體發(fā)展框架上開發(fā)出來的全新的低壓無功補(bǔ)償裝置。它由智能測(cè)控模塊 、晶閘管復(fù)合開關(guān)模塊、線路保護(hù)模塊及電力電容器等組成,替代原來由智能控制器、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)線連接而組成的成套自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置落后的控制器技術(shù)和落后的機(jī)械式接觸器,以及機(jī)電體化開關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù),改變了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式,從而使新代低壓無功補(bǔ)償設(shè)備具有補(bǔ)償效果好、功率損耗低、體積小、節(jié)約成本多、使用靈活、維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>
2 技術(shù)創(chuàng)新
智能集成電力電容的創(chuàng)新點(diǎn)就在于采用了進(jìn)口芯片數(shù)字信號(hào)處理器(DSP),應(yīng)用雙看門狗技術(shù),提出了智能控制的可靠性。應(yīng)用了電子實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)反饋、無觸點(diǎn)光電觸發(fā)技術(shù)、晶閘管及磁保持繼電器復(fù)合開關(guān)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了等電壓投切,實(shí)現(xiàn)真正“過投切”,投切涌流幾乎為,免除了諧波注入。采用了計(jì)算機(jī)智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使控制分散化,提高了可靠性。
2.1 過投切
由于智能集成電力電容器具有目?jī)?nèi)的“過投切”功能,確保電容投切過程中無涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃,提高控制的快速性,同時(shí)延長(zhǎng)電容器的使用壽命。傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置使用交流接觸器進(jìn)行投切,交流接觸器在分?jǐn)嚯娙萜鲿r(shí),會(huì)產(chǎn)生很高的操作過電壓,這是導(dǎo)致電容器損壞的重要因素。如圖1和圖2所示。
采用過投切技術(shù)后,電容器的使用壽命延長(zhǎng)了兩倍以上,由此帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益無法估量。
2.2 智能網(wǎng)絡(luò)控制
由于每臺(tái)電容器都帶有智能網(wǎng)絡(luò)模塊,可以形成主從自動(dòng)組合模式進(jìn)行投切,相當(dāng)于每臺(tái)電容器都能充當(dāng)控制器,實(shí)現(xiàn)了高可靠性。取消總控制器,采用分散控制模式,每組智能集成電力電容器都有控制單元,使多組電容器的自動(dòng)投切擺脫了全部依靠個(gè)控制器的情況,杜絕因控制器故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱han的情況。另外,多臺(tái)智能集成電力電容器聯(lián)網(wǎng)使用時(shí),會(huì)自動(dòng)生成個(gè)網(wǎng)絡(luò),其中地址碼小的個(gè)為主機(jī),其余為從機(jī),構(gòu)成低壓無功自動(dòng)控制系統(tǒng);如果個(gè)別從機(jī)出現(xiàn)故障,自動(dòng)退出,不影響其余從機(jī)工作,如果主機(jī)故障,也要退出,在其余從機(jī)中產(chǎn)生個(gè)新的主機(jī),組成個(gè)新的系統(tǒng)。容量相同的電容器按循環(huán)投切原則,容量不同的電容器按適補(bǔ)原則投切。并且具有485通訊接口,可以接入后臺(tái)計(jì)算機(jī),進(jìn)行配電綜合管理??傊摦a(chǎn)品采用智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù),大大提高了運(yùn)行可靠性及電容的足量投入,相當(dāng)于延長(zhǎng)了補(bǔ)償裝置的壽命。采用相同容量的無功補(bǔ)償裝置,盡管智能集成電力電容器的價(jià)格比相同容量的傳統(tǒng)電容器要高些,但與整體的無功補(bǔ)償裝置相比及整個(gè)壽命周期相比,智能集成電容器的成本則較便宜。
2.3 智能補(bǔ)償
其智能全自動(dòng)組合的控制模式,可以以無功功率、功率因數(shù)、無功電壓等多種參數(shù)做為控制參數(shù),實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償組合。混合補(bǔ)償是補(bǔ)償效果佳化的模式,智能集成電力電容器能夠簡(jiǎn)單和高可靠性地實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償、混合補(bǔ)償?shù)葟?fù)雜效果的補(bǔ)償要求。
3 性能
3.1 節(jié)能*
智能集成電力電容器采用了磁保持繼電器,電路接通后,磁保持繼電器內(nèi),銜鐵由永磁體吸持。常規(guī)補(bǔ)償裝置接通補(bǔ)償電路需要交流接觸器,交流接觸器觸點(diǎn)需要電磁線圈保持,每只交流接觸器(按CJ19繼電器吸持容量計(jì)算)功率為15 W,每路可接通15 kvar的電容器。采用智能集成電力電容器每千乏就比傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置減少損耗1 W功率。另外智能集成電力電容器體積比其他自動(dòng)補(bǔ)償裝置小50%左右,因此減少了大量的導(dǎo)線、接點(diǎn)、器件
等電能損耗。
我目在用的配電變壓器近500萬臺(tái)(數(shù)據(jù)來自中家電力監(jiān)管委員會(huì)),平均容量為200 kVA,總?cè)萘拷?000 GVA,無功補(bǔ)償按配電變壓器平均的1/3計(jì)算,現(xiàn)有配電變壓器需無功補(bǔ)償容量330 Gvar。如果將現(xiàn)有傳統(tǒng)配電變壓器無功補(bǔ)償裝置換成智能集成電力電容器,按1 kvar節(jié)省1 W功率算(還不計(jì)減少導(dǎo)線、接點(diǎn)的電能損耗),則年可節(jié)約電能2891 GWh??蓽p少煤耗109.86萬t(供電煤耗380g/KWh),減少排放CO2氣體2.86×106 t。減少SO2氣體排放5.7×104t,NO2氣體排放3.36×104t。
3.2 智能化
智能化程度高、投切技術(shù)好,補(bǔ)償效果佳。
3.3 壽命延長(zhǎng)
可靠性大幅提高,壽命周期成倍降低。
由于應(yīng)用了過投切技術(shù)和智能網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)控制技術(shù),使其可靠性大大提高,壽命期增長(zhǎng)。另外,我們?cè)诋a(chǎn)品的內(nèi)部預(yù)置了熱感應(yīng)探頭,通過溫度控制模塊,使產(chǎn)品熱點(diǎn)不過熱,有效延長(zhǎng)了產(chǎn)品的熱老化壽命。
3.4 體積大幅縮小
智能集成電力電容器高度集成,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕。用其組柜,大容量可達(dá)800 kvar,同容量體積比其他自動(dòng)補(bǔ)償裝置減少50%左右。特別是城市配電間,土地和房產(chǎn)資源十分緊張,對(duì)于630 kVA以上的室內(nèi)配電間,原傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置要占用二個(gè)柜體空間,采用智能集成電力電容器組柜,只需個(gè)柜就可滿足補(bǔ)償要求。
3.5 積木結(jié)構(gòu),接線簡(jiǎn)易,擴(kuò)容方便,維護(hù)簡(jiǎn)單
智能集成電力電容器實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化,取代了傳統(tǒng)的控制器、空氣開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器、電容器,將其合為個(gè)整體,組屏安裝的時(shí)候采用積木堆積方式。多臺(tái)電容器組屏安裝,生產(chǎn)工時(shí)比傳統(tǒng)模式減少60%以上,同時(shí)減少80%連接線,減少80%的接點(diǎn),柜內(nèi)簡(jiǎn)潔,在使用現(xiàn)場(chǎng)快速組裝。產(chǎn)品體積小,接線簡(jiǎn)單,隨著電力負(fù)荷的增加,可以隨時(shí)增加電容器的數(shù)量,改變了常規(guī)模式因接線復(fù)雜,成不變的局限性。產(chǎn)品本身高智能化,安裝非常簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品面板上故障指示燈亮,只要拆下故障電容器,用新的換上,如同換電池樣方便。
4安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
4.1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)量的新代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元,晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,線路保護(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(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(dòng)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(zhǎng),可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>
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(dòng)尋找投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)過投切,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。
4.2產(chǎn)品選型
AZC系列智能電容器選型:
補(bǔ)償 方式 | 投切裝置類型 | 容量 (kvar) | 規(guī)格型號(hào) | 外形尺寸(mm) | ||
長(zhǎng)度 | 寬度 | 高度 | ||||
三相 共補(bǔ) SP1 | 復(fù)合開關(guān) 投切 | 20+20 | AZC-SP1/450-20+20 | 380 | 80 | 300 |
15+15 | AZC-SP1/450-15+15 | 380 | 80 | 270 | ||
20+10 | AZC-SP1/450-20+10 | 380 | 80 | 270 | ||
10+10 | AZC-SP1/450-10+10 | 380 | 80 | 250 | ||
10+5 | AZC-SP1/450-10+5 | 380 | 80 | 250 | ||
5+5 | AZC-SP1/450-5+5 | 380 | 80 | 250 | ||
2.5+2.5 | AZC-SP1/450-2.5+2.5 | 380 | 80 | 250 |
補(bǔ)償 方式 | 投切裝置類型 | 容量 (kvar) | 規(guī)格型號(hào) | 外形尺寸(mm) | ||
長(zhǎng)度 | 寬度 | 高度 | ||||
三相 共補(bǔ) SP1 | 同步開關(guān) 投切 | 20+20 | AZC-SP1/450-20+20(J) | 380 | 80 | 300 |
15+15 | AZC-SP1/450-15+15(J) | 380 | 80 | 270 | ||
20+10 | AZC-SP1/450-20+10(J) | 380 | 80 | 270 | ||
10+10 | AZC-SP1/450-10+10(J) | 380 | 80 | 250 | ||
10+5 | AZC-SP1/450-10+5(J) | 380 | 80 | 250 | ||
5+5 | AZC-SP1/450-5+5(J) | 380 | 80 | 250 | ||
2.5+2.5 | AZC-SP1/450-2.5+2.5(J) | 380 | 80 | 250 | ||
單相 分補(bǔ) FP1 | 復(fù)合開關(guān) 投切 | 30 | AZC-FP1/250-30 | 380 | 80 | 330 |
20 | AZC-FP1/250-20 | 380 | 80 | 270 | ||
15 | AZC-FP1/250-15 | 380 | 80 | 270 | ||
10 | AZC-FP1/250-10 | 380 | 80 | 250 | ||
7.5 | AZC-FP1/250-7.5 | 380 | 80 | 250 | ||
5 | AZC-FP1/250-5 | 380 | 80 | 250 | ||
同步開關(guān) 投切 | 30 | AZC-FP1/250-30(J) | 380 | 80 | 330 | |
20 | AZC-FP1/250-20(J) | 380 | 80 | 270 | ||
15 | AZC-FP1/250-15(J) | 380 | 80 | 270 | ||
10 | AZC-FP1/250-10(J) | 380 | 80 | 250 | ||
7.5 | AZC-FP1/250-7.5(J) | 380 | 80 | 250 | ||
5 | AZC-FP1/250-5(J) | 380 | 80 | 250 |
AZCL系列智能電容器選型:
補(bǔ)償 方式 | 電抗器 類型 | 容量 (kvar) | 規(guī)格型號(hào) | 外形尺寸(mm) | ||
長(zhǎng)度 | 寬度 | 高度 | ||||
三相 共補(bǔ) SP1 | 電抗率7% 材質(zhì)鋁 | 40 | AZCL-SP1/480-40-P7 | 480 | 200 | 380 |
35 | AZCL-SP1/480-35-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
30 | AZCL-SP1/480-30-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
25 | AZCL-SP1/480-25-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-SP1/480-20-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-SP1/480-15-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-SP1/480-10-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-SP1/480-5-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
電抗率14% 材質(zhì)鋁 | 40 | AZCL-SP1/525-40-P14 | 480 | 200 | 380 | |
35 | AZCL-SP1/525-35-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
30 | AZCL-SP1/525-30-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
25 | AZCL-SP1/525-25-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-SP1/525-20-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-SP1/525-15-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-SP1/525-10-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-SP1/525-5-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
單相 分補(bǔ) FP1 | 電抗率7% 材質(zhì)鋁 | 30 | AZCL-FP1/280-30-P7 | 480 | 200 | 380 |
25 | AZCL-FP1/280-25-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-FP1/280-20-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-FP1/280-15-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-FP1/280-10-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-FP1/280-5-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
電抗率14% 材質(zhì)鋁 | 30 | AZCL-FP1/280-30-P14 | 480 | 200 | 380 | |
25 | AZCL-FP1/280-25-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-FP1/280-20-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-FP1/280-15-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-FP1/280-10-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-FP1/280-5-P14 | 480 | 200 | 380 |
補(bǔ)償 方式 | 電抗器 類型 | 容量 (kvar) | 規(guī)格型號(hào) | 外形尺寸(mm) | ||
長(zhǎng)度 | 寬度 | 高度 | ||||
三相 共補(bǔ) SP1 | 電抗率7% 材質(zhì)銅 | 40 | AZCL-SP1/480-40-P7 | 480 | 200 | 380 |
35 | AZCL-SP1/480-35-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
30 | AZCL-SP1/480-30-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
25 | AZCL-SP1/480-25-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-SP1/480-20-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-SP1/480-15-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-SP1/480-10-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-SP1/480-5-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
電抗率14% 材質(zhì)銅 | 40 | AZCL-SP1/525-40-P14 | 480 | 200 | 380 | |
35 | AZCL-SP1/525-35-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
30 | AZCL-SP1/525-30-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
25 | AZCL-SP1/525-25-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-SP1/525-20-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-SP1/525-15-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-SP1/525-10-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-SP1/525-5-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
單相 分補(bǔ) FP1 | 電抗率7% 材質(zhì)銅 | 30 | AZCL-FP1/280-30-P7 | 480 | 200 | 380 |
25 | AZCL-FP1/280-25-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-FP1/280-20-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-FP1/280-15-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-FP1/280-10-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-FP1/280-5-P7 | 480 | 200 | 380 | ||
電抗率14% 材質(zhì)銅 | 30 | AZCL-FP1/280-30-P14 | 480 | 200 | 380 | |
25 | AZCL-FP1/280-25-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
20 | AZCL-FP1/280-20-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
15 | AZCL-FP1/280-15-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
10 | AZCL-FP1/280-10-P14 | 480 | 200 | 380 | ||
5 | AZCL-FP1/280-5-P14 | 480 | 200 | 380 |
4.3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
5 應(yīng)用意義與景
新的《節(jié)能法》在法律層面將節(jié)約資源確定為我的基本策,節(jié)能也已成全社會(huì)的共同責(zé)任。電容的“過投切”技術(shù)也已成為對(duì)新代無功補(bǔ)償裝置的先進(jìn)技術(shù)要求在多個(gè)地區(qū)的招投標(biāo)中都已列明“過投切要求”,大面積推廣已勢(shì)在必行。該產(chǎn)品是電力系統(tǒng)新代的節(jié)能產(chǎn)品,是替代常規(guī)的傳統(tǒng)無功補(bǔ)償產(chǎn)品的新?lián)Q代產(chǎn)品。智能集成電力電容器具有節(jié)能、小型化、性能越、成本低等勢(shì),是新代智能電器的好產(chǎn)品,無功補(bǔ)償?shù)睦硐朐O(shè)備。它節(jié)約能源和節(jié)約空間資源的突出點(diǎn)將為建設(shè)和諧社會(huì)做出重大貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 陸保松. 城區(qū)低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償[ J ] . 中電力,1996,29(3):54~57.
[2]王瑜,趙建網(wǎng),王和忠,季小龍. 智能集成電力電容器
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019版
作者簡(jiǎn)介:
趙娜,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用。