一種功補償在低壓配電系統的設計和實(shí)現

1、前言

無(wú)功功率補償，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)功補償，在電子供電系統中起提高電網(wǎng)的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò )的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置由控制器、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、過(guò)零觸發(fā)模塊、放電保護器件等組成。裝置實(shí)時(shí)跟蹤測量負荷的電壓、電流、無(wú)功功率和功率因數，通過(guò)微機進(jìn)行分析，計算出無(wú)功功率并與預先設定的數值進(jìn)行比較，自動(dòng)選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發(fā)出指令，由過(guò)零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導通時(shí)刻，實(shí)現快速、無(wú)沖擊地投入并聯(lián)電容器組。

興隆莊礦電廠(chǎng)總裝機容量24MW,其中兩臺6MW,1臺12MW,按照地調上網(wǎng)功率因數要求0.85-0.9之間，發(fā)電機功率因數控制也在 0.85-0.9之間，而低壓配電裝置功率因數一般為0.86左右，需進(jìn)行無(wú)功補償。根據現場(chǎng)情況，優(yōu)選在變壓器低壓側安裝集中補償裝置，四段各安裝一臺無(wú)功補償柜。

2、現場(chǎng)無(wú)功負荷運行情況及無(wú)功補償量的確定

興隆莊礦電廠(chǎng)四段低壓母線(xiàn)功率因數建議補償到0.95以上。有功負荷較平均，最大為630KW左右，按620KW計算。

補償容量計算：

補償容量分別為164.12KVar,則共補償約164.12×4=656.48 KVar.

3、無(wú)功補償裝置的優(yōu)化選擇及性能

本著(zhù)安全、經(jīng)濟、合理、可靠、高精度的原則，興隆莊礦電廠(chǎng)選擇QFJ-I智能型無(wú)功補償裝置。該裝置適用于低壓配電系統內各類(lèi)負荷的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補償，可以自動(dòng)調節無(wú)功補償裝置的運行。獨特的無(wú)功、電壓聯(lián)合#形控制策略，共補與分補相結合的方式，使得電網(wǎng)每相無(wú)功補償保持在高精度狀態(tài)，達到最佳的降損節能效果。免維護的質(zhì)量保證使之廣泛適用于電力系統50Hz,額定電壓400V的配電系統內，作為各類(lèi)負荷的動(dòng)態(tài)無(wú)功補償，用以提高系統的功率因數，增加系統出力，降低網(wǎng)絡(luò )損耗，改善電能質(zhì)量。

控制器以高性能的Intel芯片為核心單元，利用優(yōu)化的傅立葉算法和瞬時(shí)積分比較法，可以精確地計算和顯示電網(wǎng)的各項參數(如母線(xiàn)三相電壓、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、諧波成分、輸出電流、補償量等)及保護狀態(tài)等，設置和輸出顯示均為數字量，人機界面好，操作直觀(guān)，可靠性高。本控制器具有多種通訊功能，滿(mǎn)足了配網(wǎng)自動(dòng)化的要求?？刂破鞒龑﹄娏ο到y的有功功率、無(wú)功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測及對無(wú)功自動(dòng)跟蹤補償外，還可以對電網(wǎng)每相的電壓、電流、功率因數、有功功率、無(wú)功功率及諧波成分等52項數據進(jìn)行監測、統計、存貯。

QFJ-I系列智能型無(wú)功補償柜柜體材料采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼，外覆涂復層，內部設計為模數化結構，零部件安裝位置可以根據實(shí)際要求在三維空間以一定的模數進(jìn)行自由調整。頂部設計通風(fēng)式結構，既達到了防護等級要求，又能夠使裝置內部空氣自然流通，散熱效果良好。

QFJ-I型無(wú)功補償柜具有豐富完善的保護功能，可以滿(mǎn)足各種情況下的無(wú)功補償使用。該裝置具有過(guò)壓保護;欠壓保護;過(guò)流保護;諧波保護;溫度保護;短路保護;避雷保護;反相、缺相保護等。

選用設備的技術(shù)性能

額定電壓(UN)：0.40KV;額定頻率：50HZ;額定補償容量：180KVar;

電容器接線(xiàn)方式：△，Y0;測量誤差：電壓：±0.5% 電流：±1.0% 無(wú)功：±1.0%;

輸出回路：6級共補+2級分補可調;動(dòng)態(tài)響應時(shí)間：20ms;投切延時(shí)：3~999秒可調。

4、測試試驗與效益分析

(1)測試試驗

安裝后，對控制回路及接線(xiàn)進(jìn)形了細致的檢查，對主回路進(jìn)行了絕緣遙測，無(wú)問(wèn)題后，送電后，根據產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)對裝置參數進(jìn)行了設置。分別用手動(dòng)/自動(dòng)方式對裝置進(jìn)行了投入，裝置運行正常。

通過(guò)調整各段母線(xiàn)負荷大小，數據如下：

有功負荷 功率因數

根據測試，四段母線(xiàn)安裝無(wú)功補償裝置后，達到了方案和技術(shù)協(xié)議要求，超過(guò)了國家對工礦企業(yè)用電功率因素的規定。

(2)效益分析

興隆莊礦電廠(chǎng)安裝無(wú)功補償裝置可以帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟效益，主要反映在以下幾方面：提高設備出力、改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設備潛力。

① 通過(guò)改善功率因數，降低變壓器、電器設備、導線(xiàn)的損耗。

② 藉由良好功因值的確保，從而減少供電系統中的電壓損失，可以使負載電壓更穩定，改善電能的質(zhì)量。

③ 增加低壓配電系統的裕度，充分挖掘出了發(fā)供電設備的潛力。