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贵州配电柜浅析低压无功补偿配置讲述

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贵州配电柜浅析低压无功补偿配置讲述

发布日期:2017-08-26 作者: 点击:

贵州配电柜浅析低压无功补偿配置讲述

1、什么是谐波和基波?

电力网络中呈周期性的变化的电压或电流的频率即为基波(又称一次波),我国电网规定频率是50Hz,所以基波是50Hz。

电力网络中除基波(50Hz)外,任一周期性的电压或电流信号,其频率高于基波(50Hz)的称为谐波。

2、无功补偿:

在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少电网的损耗,使电网质量提高。反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。

随着我国用电需求和电力设备的增加,对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。在电力系统中安装无功补偿装置是提高电能质量和降损的重要手段。而电力电子技术、智能化系统控制技术的发展也为无功智能补偿技术的应用提供了保障。

低压无功补偿设计原则

无功补偿应本着全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡的原则确定最优的补偿容量和分布方式,具体内容如下:

■总体的无功平衡与局部的无功平衡相结合。既要满足供电网的总无功需求,又要满足分线、分站的变电站及 

各用户无功平衡

■集中补偿与分散补偿相结合。以分散补偿为主,这就要求在负荷集中的点进行补偿,既要在变电站进行大容

量集中补偿,又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿,使无功就地平衡,减少变压器和线

路的损耗。

■高压补偿与低压补偿相结合。以低压补偿为主,高压无功补偿装置应装设在变压器的主要负荷侧,当不具备

条件时,可装设在变压器的第三绕组侧,高压侧无负荷时,不得在高压侧装设补偿装置。

■降损与调压相结合。以降损为主,兼顾调压。这是针对供电半径较长,分支较多,负荷比较分散,自然功率

因数低的线路。这种线路负荷率低,线路的供电变压器多工作在空载或轻载的工况下,线路损失大,若对此

线路进行补偿,可明显提高线路的供电能力。

无功补偿的普通结构

装置主要由并联电容器、电容器专用熔断器、串联电抗器、补偿控制器、保护装置(高压)、仪表、放电线圈、氧化锌避雷器、隔离接地开关(高压)、支柱绝缘子、连接母线和电容器构架等设备组成。若采用双星形接线中性点不平衡电流保护或单星形接线桥差保护,应有电流互感器。 

■串联电抗器串接在电容器组的回路中,用于抵制高次谐波和限制合闸涌流。 

用于抵制5次用以上谐波时,电抗器可按Xl/Xc=7%配置。     

用于抵制3次用以上谐波时,电抗器可按Xl/ Xc=14%配置。     

仅用于限制涌流时,电抗器可按Xl/ Xc=0.5%-1%配置。 

■氧化锌避雷器并接在电容器组线路上,以限制投切电容器所引起的操作过电压。 

■放电线圈并接于电容器组的两端,当电容器组继开电源时,能将电容器两端剩余电压在5秒~20秒内自电压峰

值降至0.1倍额定电压或50V以下。

无功补偿容量的确定

■高压补偿容量:

变电所内按照主变压器容量的10-15%配置,线路补偿按照15%配置

■低压集中补偿容量:

按照变压器容量的20-40%配置

■就地补偿容量:

一般电动机,补偿容量不大于空载无功,一般按照电动机功率的25-40%;排灌电机按照50-60%配置;

冶金型电动机,对于8极电动机按照功率的60%配置,10极的电动机按照75%配置

无功补偿回路数确定

在补偿容量确定的情况下,补偿的回路数分得越多,每一回路的补偿容量越小,补偿效果越好,但投资越大,设备的造价越高,产品的性价比越差。同时电容器分的组数越多,与系统发生谐振的机率越大。

通常根据最小负荷波动特点确定单支路补偿的容量,从而确定补偿回路数。0.4kV系统的户外补偿箱一般选择2~4路,户内补偿柜一般选择4~10路,高压补偿一般1~4路,补偿的回路数越多,在存在谐波的情况下与系统产生谐波谐振的机率越大。因此,在保证投切精度的情况下,以选择的回路越少性价比越高。

电抗器电抗率的确定

■用于抵制5次用以上谐波时,电抗器可按Xl/Xc=4.5%-

7%配置。对于六脉整流设备,变频器、直流电弧炉、直

流轧机及中频炉等非线性负荷通常产生的特征谐波为五

次、七次谐波,为了抑制电容器对谐波的放大作用,选

择串联电抗率为(4.5~6)%电抗器。

■用于抵制3次用以上谐波时,电抗器可按Xl/ Xc=12%-

14%配置。对于电焊机、交流电弧炉、铁合金炉、电石

炉等负荷通常产生的特征谐波含有三次谐波 ,应选择串

联电抗率为(12~13)%的电抗器

■仅用于限制涌流时,电抗器可按Xl/ Xc=0.5%-1%配置

无功补偿投切开关的确定

低压无功补偿装置分三种开关(接触器、无触点开关、复合型智能开关)投切电容器。高压依照开断电流能力分两种(接触器、断路器)

■接触器

投切电容时冲击电流大、有燃弧,开关寿命短,但通流时功耗低,比较适合负荷基本不波动或波动很不频繁的场合。

■可控硅

过零点投切电容、无涌流,电容器切除时无过电压,开关寿命长、电容器无需放电可再次投入,但通流时有一定的功耗,比较适合特别频繁波动的场合。

■复合开关

过零点投切电容、电容器投入时无涌流,切除无过电压产生、开关寿命较长(大于50万次)、功耗小,投切速度介于接触器和无触点开关之间。复合开关是一种将双向晶闸管与接触器并联运行的开关形式,其配备控制电路,使开关投入时晶闸管先投入,开关切除时晶闸管后切除,实现无电弧投切;正常运行时,由接触器承载电流。

电容器的确定及投切依据

通常的控制目标为:功率因数、无功功率、无功电流、电压。根据具体情况,以使变压器及配网容量释放最大为主要目的,使变压器及电网的损耗达到最低为主要目标,所以电压不应该成为控制目标。以功率因数为检测量,缺点是轻载时容易产生投切振荡,重载时补偿不充分;以无功电流为检测量,无功功率为控制目标,无功上下限根据系统的负荷特点设定,使系统的功率因数提高到最佳状态。

■当电流畸变率<10%时,采用标准电容器;

■当电流畸变率>10%和<50%时,采用调谐滤波电容器;

■当电流畸变率>50%,采用谐波治理和无功补偿综合措施。

下面内容以400V无功补偿柜为例,给大家科普一下无功补偿柜及柜内各元件,此内容可作为无功补偿产品销售员必备的基础知识。

A. 无功补偿柜。

在400V系统里面,无功补偿柜是为配电系统提供无功电能的一套低压柜。

记住两点:

1)它是低压柜

2)它是为用户的用电设备提供无功电能的

换一个说法:校正系统功率因数的设备。(这个说法听起来高大上哦)

无功补偿柜作为一个成套设备,它由柜体及柜内元件组成。

其主要包含下述元件:

1)主开关

2)过电压保护元件

3)保护元件

4)投切开关

5)电抗器

6)电容器

7)控制器

B. 主开关

每一台无功补偿柜作为一个独立设备,它都有一只主开关,将补偿设备接入到母线上。同时,对于此柜内短路故障起到保护作用。

主开关常用熔断器开关或断路器。

C. 过电压保护元件

降低过电压对柜内设备的影响,防止过电压对柜内元件的损坏。

每一台无功补偿柜都是由好几个无功补偿支路组成的。这里的支路包含:保护元件、投切开关、电抗器和电力电容器。

D. 保护元件

对补偿支路上元件及故障起到保护作用。

支路上的保护元件常用熔断器来实现,参数需要与支路上电容器匹配。

E. 投切开关

投切开关的作用是把补偿支路上的电容器和电抗器连接到系统里或者退出系统的元件。

把电容电抗连接到系统上,即常说的电容器投入;把电容电抗退出系统,即常说的电容器切除。贵州配电柜

常用的电容器投切开关有:

电容器专用接触器

晶闸管开关

复合开关。

电容器专用的接触器:

电容器专用的接触器比常规的接触器每一相多一对触点,此回路中电阻值较大,且比住回路先导通,从而减少电容器的涌流。

优点:运行过程中发热少

缺点:虽然有效限制了电容器涌流,但是涌流值还是较大。

晶闸管开关:

此设备叫法较多,常看到或听到的晶闸管开关、无触点开关、调节器都是指它。

采用晶闸管的导通原理来实现电容器的投切。

优点:可以实现“过零投切”,即电容器涌流可以限制到最小。

缺点:发热量大。

晶闸管对热很敏感,过热将到只晶闸管损坏;另外散发大量的热量,也将导致无功补偿柜内温度显著升高,过高的环境温度对电容器的寿命影响很大。

因此,当使用晶闸管开关时必须要关注散热问题。

1. 晶闸管开关自身的散热问题,常采用自身的散热风扇来完成。当晶闸管温度高过限值,启动风扇;当温度降低到限值以下,风扇停止工作。当温度不断上升到危险温度以上时,则晶闸管开关的保护系统会让晶闸管退出工作状态。

2. 无功补偿柜的散热。

复合开关:

复合开关是将晶闸管开关和接触器的优点结合后的产品,由晶闸管和机械触头组合而成。

电容器的投切都采用晶闸管来完成,保障电容器“过零投切”;在电容器投入后,采用机械触头作为导通回路,避免应为晶闸管长期运行而产生的热量。

F. 电抗器

电抗器是电容器的伴侣,很多时候都是一起出现的,作为无功补偿柜内的重要元件,必须要了解它。

电抗器主要有两个作用:

1. 抑制电容器涌流

2. 抑制谐波

我们常见的电抗器有线绕和箔绕两类。

线绕电抗器根据材质不同,常见的有铜线和铝线;同样道理,箔绕电抗器也有铜箔和铝箔两类。

电抗器一般都做了过温保护,其有一对触点(常闭较多),当电抗器过温时,触点打开,可用于将电抗器从系统中切除。

电抗器常说的参数有“电抗率”。

专门用于抑制电容器涌流的电抗器,一般电抗率不大于1%;

而对于抑制谐波的电抗器,电抗率是根据系统中主要谐波次数来定的。例如:抑制5、7次谐波的影响,常见的有5.6%,6%,7%电抗率;抑制3次谐波影响,常见的有12%,13%,14%电抗率等。

G. 电容器

无功补偿柜的主要元件。因为电容器的存在,所以无功补偿柜也常被大家称之为“电容柜”。

在低压系统里面,我们常见的电容器都是自愈式电容器(采用金属化薄膜制作)。

干式电容器

根据电容器内部填充剂的不同,可以划分出几种类别来。例如,我们常听到“干式电容器”这个词。

油浸式电容器

顾名思义填充剂为液体,液体的缺点就是有渗漏风险,而且油易燃。

干式电容器,解决了油浸式电容器的上述缺点,通常采用的有填充树脂和惰性气体。

外形及安装

电容器的外形尺寸比较多,常见的有椭圆形、圆形、方形等。

不同的外形结构决定其安装方式不同。

电容器接线端子

接线端子常见的有螺杆和欧式端子。

螺杆接线,接触面积大,接线牢固。接线柱暴露在外,一般配保护罩。

欧式端子,结构精巧,接线接触面积小。最常见的故障时运行中接线端子松动,接触点发热导致端子烧坏。

防爆装置

为了防止电容器的爆裂,一般都装设防爆装置。

放电电阻

电容器自身是储能元件,当电容器退出运行后,其自带的电荷需要释放掉,常用放电电阻来完成。放电电阻可以外置也可以内置。在规定时间内要求放电电压至75V以下。

H. 功率因数控制器

功率因数控制器是无功补偿柜工作的控制中心,它是控制电容器(补偿支路)自动投切的核心。

基本工作原理

功率因数控制器监视系统无功缺额或功率因数指标,控制电容器(补偿支路)的自动投切,从而调整功率因数至合格范围。

可以从以下几个方面去了解功率因数控制器:

1. 控制参数

功率因数控制器工作所依据的参数是功率因数?无功缺额?还是其他?

常见的有功率因数的、无功分量的,还有多种参数混合的。

2. 补偿方式

三相共补和分相补偿。

三相共补即指发出一个指令,同时对系统的A,B,C三相无功缺额进行补偿。

分相补偿即指发出一个指令,只能对系统的A,B,C三相中的其中一相缺额进行补偿,即可以实现对每相无功补偿的独立控制。

混合补偿即可以同时实现三相公布和分相补偿。

3. 补偿控制输出型式和回路数

控制器一般有两种输出命令型式,一种为接点输出,主要用于控制接触器;一种为电平输出,主要用于控制晶闸管开关和复合开关。

控制器输出回路数决定了一个控制器可以控制补偿支路的数量,常见的有6路,12路和18路。

4. 控制器监视的参数

作为一个智能设备,很多功率因数控制器同时可以监视很多电气参数。

例如:电流、电压、无功功率、谐波畸变率等。

5. 控制器的监视界面

常见的控制器界面包含数码显示和液晶显示。

6. 保护功能和故障信息的记录

功率因数控制器作为无功补偿柜内的智能设备,通常还具有完善的保护功能,以保障无功补偿柜的安全运行。如:过电压、欠电压、过温度保护等。

故障信息可以做完整的记录,且记录包含时标。

7. 数据共享

作为智能设备,其数据是否可以共享给第三方。

即:是否具有标准的通讯接口,通讯协议是否开放。

再通俗一点,即平时常听到的:该设备有没有RS485接口,是不是Modbus通讯协议。

对于每一台以低压柜型式存在的设备,我们都要考虑下面的问题,无功补偿柜也不例外。

1)柜型和柜体尺寸

无功补偿柜的柜型同低压开关柜

2)测量系统

对于一台成套设备而言,一般都需要有仪表来测量电气参数。

也就是通常无功补偿柜都会配置电力仪表。

3)散热系统

无功补偿柜的散热必须要做好,否则柜内温度的过热将直接导致电容器损坏。

散热可以用常规的温度控制器+排风扇的方式,也可以用开关柜专用空调来实现。

4)柜顶母排、柜内主开关到柜顶母排的连接

为什么要说到规定母排呢?这个是容易被一些人忽略的地方。

如果你是低压成套柜厂,该项目所有柜子都由你一家来做,包含无功补偿柜,贵州配电柜那么规定的母排自然是成套柜厂一起提供了。

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