淺談智能集成電力電容器的應用意義

時間：2024-12-26

何花

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

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)字信號處理器（DSP）和單片機相結合的雙CPU技術智能無功補償技術，集成復合開關的過零投切與計算機智能網(wǎng)絡模塊技術，實現(xiàn)了現(xiàn)代配電網(wǎng)對無功補償節(jié)能、過零投切、智能網(wǎng)絡的要求。

關鍵詞：智能集成電容器；過零投切

配電網(wǎng)面積廣，用戶多樣，負荷復雜，配電網(wǎng)無功補償不足，無功補償裝置故障率高，不易維護，有功損耗大，投切涌流大。加強和改善配電網(wǎng)的無功補償狀況對于減少損耗，提高電壓質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、數(shù)字控制技術、通信與網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展和廣泛應用，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償裝置。它由智能測控模塊、晶閘管復合開關模塊、線路保護模塊及電力電容器等組成，替代原來由智能控制器、熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的成套自動無功補償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置落后的控制器技術和落后的機械式接觸器，以及機電一體化開關作為投切電容器的投切技術，改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式，從而使新一代低壓無功補償設備具有補償效果好、功率損耗低、體積小、節(jié)約成本多、使用靈活、維護方便、使用壽命長、可靠性高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/p>

2 技術創(chuàng)新

智能集成電力電容的創(chuàng)新點就在于采用了進口芯片數(shù)字信號處理器（DSP），應用雙看門狗技術，提出了智能控制的可靠性。應用了電子實時檢測信號反饋、無觸點光電觸發(fā)技術、晶閘管及磁保持繼電器復合開關技術，實現(xiàn)了等電壓投切，實現(xiàn)真正“過零投切”，投切涌流幾乎為零，免除了諧波注入。采用了計算機智能網(wǎng)絡技術，使控制分散化，提高了可靠性。

2.1 過零投切

由于智能集成電力電容器具有目前國內的“過零投切”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，同時延長電容器的使用壽命。傳統(tǒng)的無功補償裝置使用交流接觸器進行投切，交流接觸器在分斷電容器時，會產(chǎn)生很高的操作過電壓，這是導致電容器損壞的重要因素。如圖1和圖2所示。

采用過零投切技術后，電容器的使用壽命延長了兩倍以上，由此帶來經(jīng)濟效益和社會效益無法估量。

2.2 智能網(wǎng)絡控制

由于每臺電容器都帶有智能網(wǎng)絡模塊，可以形成主從自動組合模式進行投切，相當于每臺電容器都能充當控制器，實現(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投切擺脫了全部依靠一個控制器的情況，杜絕因控制器故障導致整個系統(tǒng)癱瘓的情況。另外，多臺智能集成電力電容器聯(lián)網(wǎng)使用時，會自動生成一個網(wǎng)絡，其中地址碼小的一個為主機，其余為從機，構成低壓無功自動控制系統(tǒng)；如果個別從機出現(xiàn)故障，自動退出，不影響其余從機工作，如果主機故障，也要退出，在其余從機中產(chǎn)生一個新的主機，組成一個新的系統(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原則投切。并且具有485通訊接口，可以接入后臺計算機，進行配電綜合管理?？傊?，該產(chǎn)品采用智能網(wǎng)絡技術，大大提高了運行可靠性及電容的足量投入，相當于延長了補償裝置的壽命。采用相同容量的無功補償裝置，盡管智能集成電力電容器的價格比相同容量的傳統(tǒng)電容器要高些，但與整體的無功補償裝置相比及整個壽命周期相比，智能集成電容器的成本則較*。

2.3 智能補償

其智能全自動組合的控制模式，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)，實現(xiàn)補償組合?；旌涎a償是補償效果佳化的模式，智能集成電力電容器能夠簡單和高可靠性地實現(xiàn)分相補償、混合補償?shù)葟碗s效果的補償要求。

3 性能

3.1 節(jié)能效果顯著

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，銜鐵由永磁體吸持。常規(guī)補償裝置接通補償電路需要交流接觸器，交流接觸器觸點需要電磁線圈保持，每只交流接觸器（按CJ19繼電器吸持容量計算）功率為15 W，每一路可接通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補償裝置小50%左右，因此減少了大量的導線、接點、器件

等電能損耗。

我國目前在用的配電變壓器近500萬臺（數(shù)據(jù)來自中國國家電力監(jiān)管**），平均容量為200 kVA，總容量近1000 GVA，無功補償按配電變壓器平均的1/3計算，現(xiàn)有配電變壓器需無功補償容量330 Gvar。如果將現(xiàn)有傳統(tǒng)配電變壓器無功補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（還不計減少導線、接點的電能損耗），則一年可節(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、投切技術好，補償效果佳。

3.3 壽命延長

可靠性大幅提高，壽命周期成倍降低。

由于應用了過零投切技術和智能網(wǎng)絡組網(wǎng)控制技術，使其可靠性大大提高，壽命期增長。另外，我們在產(chǎn)品的內部預置了熱感應探頭，通過溫度控制模塊，使產(chǎn)品熱點不過熱，有效延長了產(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，結構緊湊，重量輕。用其組柜，大容量可達800 kvar，同容量體積比其他自動補償裝置減少50%左右。特別是城市配電間，土地和房產(chǎn)資源十分緊張，對于630 kVA以上的室內配電間，原傳統(tǒng)無功補償裝置要占用二個柜體空間，采用智能集成電力電容器組柜，只需一個柜就可滿足補償要求。

3.5 積木結構，接線簡易，擴容方便，維護簡單

智能集成電力電容器實現(xiàn)了標準化、模塊化，取代了傳統(tǒng)的控制器、空氣開關、交流接觸器、熱繼電器、電容器，將其合為一個整體，組屏安裝的時候采用積木堆積方式。多臺電容器組屏安裝，生產(chǎn)工時比傳統(tǒng)模式減少60％以上，同時減少80％連接線，減少80％的接點，柜內簡潔，在使用現(xiàn)場快速組裝。產(chǎn)品體積小，接線簡單，隨著電力負荷的增加，可以隨時增加電容器的數(shù)量，改變了常規(guī)模式因接線復雜，一成不變的局限性。產(chǎn)品本身高智能化，安裝非常簡單，維護方便。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，如同換電池一樣方便。

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)和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積小，功耗低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/p>

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。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找投入（切除）點，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

4.2產(chǎn)品選型

AZC系列智能電容器選型：

補償方式	投切裝置類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	外形尺寸(mm)
補償方式	投切裝置類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	長度	寬度	高度
三相共補 SP1	復合開關投切	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

補償方式	投切裝置類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	外形尺寸(mm)
補償方式	投切裝置類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	長度	寬度	高度
三相共補 SP1	同步開關投切	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 FP1	復合開關投切	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：

補償方式	電抗器類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	外形尺寸(mm)
補償方式	電抗器類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	長度	寬度	高度
三相共補 SP1	電抗率7% 材質鋁	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 FP1	電抗率7% 材質鋁	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

補償方式	電抗器類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	外形尺寸(mm)
補償方式	電抗器類型	容量 (kvar)	規(guī)格型號	長度	寬度	高度
三相共補 SP1	電抗率7% 材質銅	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 FP1	電抗率7% 材質銅	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

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

5 應用意義與前景

新的《節(jié)能法》在法律層面將節(jié)約資源確定為我國的基本國策，節(jié)能也已成全社會的共同責任。電容的“過零投切”技術也已成為對新一代無功補償裝置的技術要求在多個地區(qū)的招投標中都已列明“過零投切要求”，大面積推廣已勢在必行。該產(chǎn)品是電力系統(tǒng)新一代的節(jié)能產(chǎn)品，是替代常規(guī)的傳統(tǒng)無功補償產(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、性能優(yōu)越、成本低等優(yōu)勢，是新一代智能電器的好產(chǎn)品，無功補償?shù)睦硐朐O備。它節(jié)約能源和節(jié)約空間資源的優(yōu)點將為建設和諧社會做出重大貢獻。

參考文獻

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019版

詞條
詞條說明
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