改后LLJSVC系統(tǒng)技術手冊

1、EP.STAR星銳科技LLJ_SVC靜止式低壓電網(wǎng)無功補償及諧波治理系統(tǒng)用戶手冊山東星銳電力科技有限公司年月日關鍵技術創(chuàng)新造就產品獨特品質*補償容量無級平滑調控技術*電容器容量自動識別及在線狀態(tài)診斷技術*直測式電容器零壓零流觸發(fā)控制技術*諧波放大檢測及諧波過流保護技術鄭重承諾各類客戶選用我們公司無功補償及諧波治理整體技術方案及設備后，自設備正常投入運行次月開始，凡由于我公司設備原因導致客戶用電力率不達標時，一律由我公司全額承擔客戶的力率電費。各類客戶選用我公司無功補償及諧波治理成套設備或主控部件組并按照我公司技術要求生產并投入運行后，凡由于我公司產品原因導致相關設備性能不達標或不能正常使用時，

2、由此產生的各項售后服務費用開支一概由我們公司承擔。目錄無功補償及諧波治理背景知識無功及無功補償基本概念諧波與諧波治理基本概念2傳統(tǒng)無功補償及諧波治理設備技術分析傳統(tǒng)無功自動補償設備測量方法及局限性傳統(tǒng)無功自動補償設備控制方法及局限性傳統(tǒng)無功自動補償設備保護方法及局限性傳統(tǒng)無功自動補償設備投切方式及局限性傳統(tǒng)LC諧振濾波設備控制方法及局限性LLJ_SVC靜止式無功補償及諧波治理系統(tǒng)方案綜述LLJ-SVC系統(tǒng)檢測技術LLJ-SVC系統(tǒng)控制策略及性能LLJ-SVC系統(tǒng)保護及自檢功能LLJ-SVC系統(tǒng)投切方式LLJ-SVC系統(tǒng)多樣化配置方案LLJ-MSC復合開關控制無功自動補償技術與設備LLJ-TSC

3、晶閘管控制容性無功自動補償技術與設備LLJ-TSF晶閘管控制無功自動補償及濾波技術與設備LLJ-TCR晶閘管控制感性無功自動補償技術與設備LLJ-MCR磁閥電抗器式無功自動補償技術與設備LLJ-SVC系統(tǒng)設備選用說明5典型應用圖紙.背景知識無功及無功補償基本概念根據(jù)傳統(tǒng)電工理論，交流電氣負載分為感性、阻性及容性，這些負載在工作時產生電流與電壓相位上的差異，電功率相應分為有功功率及無功功率。下圖給出相關的電工學基本公式。P=UICOS=SCOSS:視在功率Q=UISINdJ=SSIN中P二有功功率S=UIQ:無功功蜃QP*Q=S，中；功率因數(shù)角oXCOS0!功率因數(shù)P無功功率并不是無用的功率，交

4、流工頻電網(wǎng)中如電動機、變壓器等電力負荷都是電磁轉換工作原理，我們在使用這些設備完成電能向需要的機械能、熱能、光能等能量方式轉換的同時必須有相應的無功功率交換才能實現(xiàn)。在理想狀態(tài)下無功功率只用于負載勵磁在負載與電網(wǎng)之間反復交換而不進行其它能量方式的轉換，但由于載流體電阻及導磁體磁阻的原因導致無功電流在流動過程中產生電能向熱能轉換從而出現(xiàn)不期望的能量損失。從電網(wǎng)的角度考慮，整個電網(wǎng)有功功率與無功功率實時保持供需平衡是保證電網(wǎng)頻率及電壓穩(wěn)定的關鍵，所以多年以來，各級供電及用電部門都對無功問題非常重視，國家也出臺了嚴格的法規(guī)來規(guī)范這方面的工作。一般地可以這樣認為，電網(wǎng)中無功的產生是由于感性及容性負載導

5、致的。感性負載在工作時從電網(wǎng)吸收無功，而容性負載則向電網(wǎng)輸送無功，由于電網(wǎng)中實際的電力負荷一般為感性，從無功平衡的角度考慮通常采用并聯(lián)電容器來實現(xiàn)無功補償就很容易理解了。但嚴格地講，無功補償應包括感性無功補償與容性無功補償兩個方面，正常情況下過度的無功補償導致負荷側向電網(wǎng)倒送無功也會引起額外的損耗并危及電網(wǎng)安全，所以供電部門對工業(yè)用電客戶實施嚴格的無功管理并在正常電費的基礎上以月度統(tǒng)計力率為依據(jù)對實際的無功治理效果進行考核。無功補償遵循“分區(qū)平衡”的原則，習慣上根據(jù)補償設備安裝位置的不同分為集中式、分散式及就地式。在進行無功補償時，盡量減小某一電力負荷或一個電力用戶與電網(wǎng)之間無功電流的流動范圍

6、，提倡盡量采用就近、就地補償?shù)姆绞?，這也就很容易理解，因為這樣可以降低無功功率在輸電線路和變壓器等環(huán)節(jié)的電能損耗，同時也可以降低中間輸變電設備的工作壓力。諧波與諧波治理基本概念除去偶爾的斷電事故外，習慣上我們會認為電網(wǎng)提供的是連續(xù)穩(wěn)定的工頻正波電能，其實電能同其它商品一樣，除去“有和無”的概念外，也有“質量”的概念。電能質量的內涵非常豐富，世界發(fā)達國家關于電能質量的認識與管理比較早，我國也從1990年開始陸續(xù)制定并頒布了相關的電能質量標準（為方便客戶閱讀，GB/T14549-1993公用電網(wǎng)諧波在本手冊附件中進行了轉錄近年來隨著經濟發(fā)展，電能質量問題開始受到越來越多的關注?！爸C波”就是表征電能

7、質量的重要概念之一。通俗地講，諧波含量反映了電壓或電流的波形質量，我們期望的電壓或電流波形是標準的正波，但由于諧波的存在導致電壓及電流不同程度的波形畸變。諧波的產生都是由諧波源引起的，一部分諧波源在電源側，如電廠的發(fā)電機、輸變電環(huán)節(jié)的電力變壓器等，但這一因素在整個諧波污染中所占的比例很小，一般從諧波檢測與治理角度上不去過多關注；另一部分諧波源在負載側，電網(wǎng)中大量的諧波主要都是由負載造成的。理論上當負載的伏安特性是線性時，負載的電流同電壓保持相同的波形。當負載的伏安特性呈現(xiàn)非線性時，負載的電流不再同電壓保持相同的正弦波形，根據(jù)傅里葉分析的理論，這就導致了諧波電流的出現(xiàn)，而諧波電流在電網(wǎng)中流動又會

8、引起電網(wǎng)電壓波形的畸變。諧波的危害很多，現(xiàn)在已被稱為一種看不見的污染，輕則導致額外的電能損耗及不期望的電磁干擾，重則導致敏感設備工作異常甚至損壞，危及電網(wǎng)穩(wěn)定及正常的工業(yè)生產及人民生活秩序。隨著經濟發(fā)展，越來越多的非線性負載（如中頻爐、電弧爐、電解爐、整流器、變頻器、開關電源等）投入使用，電能質量問題變得日益突出,許多工業(yè)客戶已到了非治理不可的情形。根據(jù)相關規(guī)定，諧波治理遵循“誰污染誰治理”的原則，從減小危害、降低損耗的角度考慮,當然也應盡量做到“就近、就地”治理。2傳統(tǒng)無功補償及諧波治理技術與設備分析電網(wǎng)對無功補償設備的剛性需求極大地促進了相關產業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的無功補償用電容器柜使用非常普及

9、，但調查發(fā)現(xiàn)，大量工業(yè)電力客戶配置的無功自動補償柜運行狀況非常糟糕，有一些從安裝后就沒能正常運行，更多的在運行一段時間后出現(xiàn)了故障，特別是自動控制功能基本失效，相信許多廠礦企業(yè)的相關人員都有同感。究其原因，有設備制造方面的問題，但更重要的還是傳統(tǒng)產品技術缺陷導致的。傳統(tǒng)無功自動補償設備測量方法及局限性在我國工業(yè)及民用配電變壓器大都采用D/Y-XX接線方式，無功補償設備通常并聯(lián)安裝在低壓母線上，下面給出簡化的連接示意圖。電容器組ABCNL1L2L3無功自動補償通過實時檢測變壓器低壓側出線上的電壓、電流、無功功率及功率因數(shù)等參數(shù)并據(jù)此控制電容器組的投切來實現(xiàn)。傳統(tǒng)的無功補償控制器大都采用普通的單片

10、機來實現(xiàn)，限于單片機的運算速度，無法實現(xiàn)快速的交流采樣，因此傳統(tǒng)的無功補償控制器基本上都采用直流采樣的方式，下面給出了該種方法的原理框圖。問題一傳統(tǒng)方法功率因數(shù)的檢測采用比較電壓與電流的過零點時間差來實現(xiàn)，我們知道在諧波干擾嚴重時電網(wǎng)電壓的波形發(fā)生畸變，電流的情況更加嚴重，波形過零點非常模糊，在此情況下使用該方法很難準確檢測出功率因數(shù)。問題二傳統(tǒng)方法對一路線電壓及一相電流取樣信號經整流、濾波后進行直流采樣，再通過電壓、電流及功率因數(shù)來計算三相總的無功功率。顯而易見，一方面在功率因數(shù)不能準確測量的情況下無功功率的計算也是不準確的；另一方面，采用一路電壓及一相電流來計算三相功率的前提是三相電壓及負

11、載必須嚴格平衡，這在三相四線制系統(tǒng)中是很難滿足的。傳統(tǒng)無功自動補償設備控制方法及局限性低壓無功自動補償設備一般根據(jù)系統(tǒng)的功率因數(shù)或無功功率來控制并聯(lián)電容器的投退。因為根據(jù)功率因數(shù)控制的方法實現(xiàn)起來相對簡單，傳統(tǒng)的無功自動補償設備大都選用這種方式。問題一功率因數(shù)是無功功率的關聯(lián)量，它由無功功率及有功功率來決定。當負荷較輕時，功率因數(shù)低于設定值時實際的無功缺額往往很小，這時補償設備投入一組電容器可能引起過補償，控制器檢測到過補以后又將切除一組電容器，這樣就導致電容器不斷地投入、切除，補償設備進入不穩(wěn)定的運行狀態(tài)。問題二當負載很重時，微小的功率因數(shù)變化將對應很大的無功功率，由于功率因數(shù)采集及計算誤差

12、可能導致部分電容器在系統(tǒng)需要時不能及時投入運行。傳統(tǒng)無功自動補償設備保護方法及局限性為保證無功補償設備安全、可靠、長期運行，設備本身應具備完善、靈敏的保護及自檢功能并應提供相應方式的告警信號。傳統(tǒng)的無功自動補償設備大都只是采用熔斷器或熱繼電器保護方式，不能為補償電容器組提供完備的保護功能，而且在熔絲熔斷后無法自動恢復。問題一采用熔斷器或熱繼電器保護方式的設備，不能提供過壓、欠壓保護，由于負載及電網(wǎng)的波動，電網(wǎng)電壓經常出現(xiàn)波動，而國產電容器只允許在1.05倍電容器額定電壓下工作，在1.1倍額定電壓下只能短時運行24小時，當電網(wǎng)電壓過高時，將引起電容器內部有功功率損耗顯著增加，使電容器介質遭受熱力

13、擊穿，影響其使用壽命，而傳統(tǒng)自動補償設備不能實時檢測電容器電壓，極容易造成電容器的燒毀。問題二采用傳統(tǒng)熔斷器保護方式的設備當發(fā)生過流或短路現(xiàn)象造成熔斷器熔斷時，由于熔斷器熔絲不能恢復，只能更換熔斷器，造成極大的浪費。傳統(tǒng)無功自動補償設備投切方式及局限性傳統(tǒng)無功自動補償設備中大都采用交流接觸器作為電容器組的投切開關，由于問題出現(xiàn)了電容器投切專用接觸器，甚至有帶電容器放電回路的專用接觸器出現(xiàn)。交流接觸器由于其機械結構的限制其動作延時較大而且一致性差，無法對其進行精確的動作時間控制，這導致電容器在投入電網(wǎng)時會引起較大的沖擊電流，所以采用交流接觸器投切時電容器組的容量不能選配的很大，而且為抑制沖擊電流

14、往往還需額外配置1%左右的串聯(lián)電抗器。為減小沖擊電流、避免過電壓產生，在運行電容器切除后必須等待電容器放電才能再次投入。較長的電容器放電延時及交流接觸器機械結構的限制使傳統(tǒng)設備無法實現(xiàn)快速變化的無功需求進行跟蹤補償。問題沖擊大、響應慢、噪音大、由于交流接觸器其機械結構的限制不能實現(xiàn)快速、頻繁的動作，限制了無功補償?shù)南鄳俣?，傳統(tǒng)LC諧振濾波設備控制方法及局限性傳統(tǒng)LC諧振濾波設備主要由接觸器、熱繼電器、熔斷器控制，由運行人員手動投切，接線復雜，穩(wěn)定性、可靠性差，熔斷器熔絲燒斷后不能回復而造成浪費，且不能實時跟蹤負荷的變化，必須派專人值守。造成人力的浪費，當電網(wǎng)負荷變動劇烈時由于不能及時投切，容

15、易造成電容器組的過補償，同時，當系統(tǒng)功率因數(shù)等于1時，系統(tǒng)將會發(fā)生諧振現(xiàn)象，造成嚴重事故。3LLJ-SVC靜止式無功補償及諧波治理設備關鍵技術介紹從用電客戶端考慮，有效的無功補償及諧波治理是實現(xiàn)節(jié)能、高效用電的重要途徑之一。LLJ-SVC系統(tǒng)檢測技術LLJ-SVC具有完善的模擬量采集系統(tǒng)，對于LLJ-SVC、LLJ-TSF系統(tǒng)，9路12位模擬量采集通道，可以同時采集三相系統(tǒng)電流，三相電容器電流及三相電壓，對于LLJ-TCR及LLJ-MCR系統(tǒng)，6路12位模擬量采集通道，可同時采集三相系統(tǒng)電流及三相電壓。裝置內部計算可得三相諧波電流、三相線電壓、三相諧波電壓、三相有功和無功、功率因數(shù)及頻率等共計

16、22項顯示。模擬量檢查界面LLJ-SVC系統(tǒng)控制策略及性能空氣開關合上后，控制器經過延時后上電開始工作，檢測系統(tǒng)三相電壓、三相電流。根據(jù)電壓、電流的幅值和它們之間的相位差，計算得到系統(tǒng)無功功率，根據(jù)系統(tǒng)無功的大小情況確定電容器組的投切。投入判據(jù)：無功投切依據(jù)電壓、電流、無功功率、功率因數(shù)等綜合因素，自動投入的的必要條件如下：）實測無功+投入無功0（不能過補償）實測無功+投入無功-檢測要投入的0并且差值是所有組合的最小值（使投入的電容器所產生的無功達到最小狀態(tài)）切除判據(jù)：當滿足如下任一條件時，電容切除1）UW欠壓門限或Un過壓門限2）實測的無功功率cos，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，減少

17、設計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經濟效益。所以，功率因數(shù)是考核經濟效益的重要指標，規(guī)劃、實施無功補償勢在必行。*電網(wǎng)中常用的無功補償方式包括：集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組；分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。加裝無功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。確定無功補償容量時，應注意以下兩點：在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經濟的。功率因數(shù)越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通

18、常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補償就三種補償方式而言，無功就地補償克服了集中補償和分組補償?shù)娜秉c，是一種較為完善的補償方式：因電容器與電動機直接并聯(lián)，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。有利于降低電動機起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機與控制設備的使用壽命。無功就地補償容量可以根據(jù)以下經驗公式確定：QvUftflQ-無功補償容量（kvar）;U-電動機的額定電壓（V）;I0-電動機空載電流（A）;但是無功就地補償也有其缺點：不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償；眾所周之，無功補償按其安裝位置和

19、接線方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職。美國斯威爾智能電容器能靈活的應用于高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償.就地（分散）補償應用不需要設置專用的無功補償箱或者無功補償柜，實現(xiàn)對各種場合的小容量就地補償。在用電設備旁放置智能電容器在壁掛式配電箱內放置智能電容器在工程車間配電設備內（旁）放置智能電容器在用戶配變小于100kva

20、r的計量柜、配電柜內放置智能電容器優(yōu)點：無功補償距離短，節(jié)能降損效果顯著，設備接線簡單、維護方便。配置參考：對于小容量負載，按照負載總功率的25%40%配置智能電容器容量。例：一臺電動機就地補償方案電動機額定功率：50kW無功補償容量：15kvar(10kvar+5kvar)智能電容器數(shù)量：1臺SWL-8MZS/450-10.5無功補償級數(shù)：0、5、10、15kvar低壓分組補償?shù)膽脤敉馀潆娮冞M行就地無功補償，直接將設備安裝于柱掛式戶外設備箱內。優(yōu)點：體積小、接線簡、維護方便；投資小、節(jié)能降損效果顯著。配置參考：配變無功補償容量一般為配變容量的25%40%。例：戶外配電變壓器應用方案配變容

21、量：200kVA無功補償容量：60kvar2X30kvar(20kvar+10kvar)智能電容器數(shù)量：2臺SWL-8MZS/450-20.10無功補償級數(shù)：0、10、20、30、40、50、60安裝在箱變低壓室，根據(jù)配電變壓器容量進行補償，選用若干臺智能電容器聯(lián)機使用。優(yōu)點：接線簡單、維護方便、成本低、節(jié)約空間的顯著特點。配置參考：箱變無功補償容量一般為配變容量的25%40%。例：箱式變集中補償應用方案箱變容量：500kVA無功補償容量：190kvar4x40kvar(20kvar+20kvar)+1X30kvar(20kvar+10kvar)智能電容器數(shù)量：4臺SWL-8MZS/450-2

22、0.201臺SWL-8MZS/450-20.10高壓集中補償?shù)膽玫蛪簾o功補償智能電容器實現(xiàn)在柜體內組裝，構成無功自動補償裝置，接線簡單、維護方便、節(jié)約成本。優(yōu)點：補償效果好，容量可調整性好，接線簡單、故障少、運行維護方便。配置參考：根據(jù)成套柜補償容量的要求進行配置。低壓成套柜配置容量參考：GGD柜型柜體尺寸：1000mm(寬)x600mm(深)x2230(高)mm可安裝智能電容器數(shù)量：20臺40kvar(20kvar+20kvar)無功補償總容量：800kvar(40kvarx20)MNS柜型柜體尺寸：600mm1(寬)x800mm(深)x2200(高)mm可安裝智能電容器數(shù)量：12臺40k

23、var(20kvar+20kvar)無功補償總容量：480kvar(40kvarx12)大容量電力電子裝置，普通電容器就地補償不恰當：隨著大型電力電子裝置的廣泛應用，尤其是采用大容量晶閘管電源供電后，致使電網(wǎng)波形畸變，諧波分量增大，功率因數(shù)降低。更由于此類負載經常是快速變化，諧波次數(shù)增高，危及供電質量，對通訊設備影響也很大，所以此類負載采用就地補償是不安全，不恰當?shù)摹Ｒ驗殡娏﹄娮友b置會產生高次諧波，在負載電感上有部分被抑制。但當負載并聯(lián)電容器后，高次諧波可順利通過電容器，這就等效地增加了供電網(wǎng)絡中的諧波成分。由于諧波電流的存在，會增加電容器的負擔，容易造成電容器的過流、過熱，甚至損壞。電力電子

24、裝置供電的負載如電弧爐、軋鋼機等具有沖擊性無功負載，這要求無功補償?shù)捻憫俣纫?，但并?lián)電容器的補償方法是難以奏效。美國斯威爾智能電容器成套設備能滿足惡劣環(huán)境下的電容補償要求.美國斯威爾專業(yè)開發(fā)的功率因數(shù)控制器結合智能電容器組,能快速響應電網(wǎng)功率因數(shù)突變的問題,毫秒級的捕捉諧波突變.防止過度補償引起的設備損壞.同時美國斯威爾智能電容器成套設備具有諧波抑制能力,破壞電容與系統(tǒng)的并聯(lián)諧振，部分吸收系統(tǒng)中的3、5、7次及以上諧波.電動機起動頻繁或經常正反轉的場合，不宜采用普通電容器就地補償：異步電動機直接起動時，起動電流約為額定電流的4-7倍，即使采用降壓起動措施，其起動電流也是額定電流的2-3倍。

25、因此在電動機起動瞬間，與電動機并聯(lián)的電容器勢必流過浪涌沖擊電流，這對頻繁起動的場合，不僅增加線損，而且引起電容器過熱，降低使用壽命。此外，對具有正反轉起動的場合，應把補償電容器接到接觸器頭電源進線側，這雖能使電容隨電動機的運行而投入。但當接觸器剛斷開時，電容器會向電動機繞組放電，引起電動機自激產生高電壓，這也有不妥之處。若將補償電容器接于電源側，當電動機停運時，電網(wǎng)仍向電容器供給電流，造成電容器負擔加重，產生不必要的損耗。為此，對無功補償功率較大的電容器，如需接在電源進線側，則應對電容器另外加控制開關，在電動機停運時予以切除。就地補償?shù)碾娙萜鞑灰瞬捎闷胀娏﹄娙萜鳎和茝V就地補償技術時，不宜直接

26、使用普通油浸紙質電力電容器，因為其自愈功能很差，使用中可能產生永久性擊穿，甚至引起爆炸，危及人身安全。應用選型需要考慮的因素、諧波含量及分布配電系統(tǒng)可能產生的電流諧波次數(shù)與幅值及電壓諧波總畸變率，根據(jù)諧波含量確認補償方案。、負荷類型配電系統(tǒng)現(xiàn)行負荷和非線性負荷占總負荷比例，根據(jù)比例確定補償方案。、無功需求配電系統(tǒng)中如果感性負荷比例大則無功需求大，補償容量應增大。4、負荷變化情況配電系統(tǒng)中若靜態(tài)符合多，則采用靜態(tài)補償，若頻繁變化負荷多則采用動態(tài)跟蹤補償較合適。5、三相平衡性配電系統(tǒng)中若三相負荷平衡則采用三相共補，若三相負荷不平衡則采用分相補償或混合補償。無功補償設計方案參考基于斯威爾電氣提供的智能無功補償控制器設計的無功補償方案，可參考下述原則。非線性負荷比率無功補償設計力殺三相平衡靜三相/、平衡三相平衡頻三相/