低壓無功補償方案

一、安裝無功補償?shù)谋匾?、 政策要求全國供電規(guī)則規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計和安裝無功補償設(shè)備，并做到隨其負荷和電壓的變動及時投入或切除，防止無功電力倒送。改善企業(yè)用電的功率因數(shù)（即進行無功功率補償），消除企業(yè)力率電費是企業(yè)節(jié)約電能的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)給予足夠重視。2、 企業(yè)需求許多企業(yè)對無功補償?shù)墓?jié)能意義認識不足，不知道為什么要裝，僅僅是因為供電部門力調(diào)罰款，才不得不裝?？陀^地講，無功補償確實對供電部門有諸多好處，但對企業(yè)自身也有許多益處：3提高功率因數(shù)、增加用電設(shè)備的出力，消除力率電費。目減少線路及變壓器的電能損耗，減少相應(yīng)電費。目改善電壓質(zhì)量和電動機運行狀況，降低動力設(shè)備的使用電流。呂減輕電器、開關(guān)和供電線路負荷，減少維修量延長使用壽命，提高電力系統(tǒng)的可靠性。目降低變壓器負荷，釋放變壓器容量。目使變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能效果提高。二、無功補償?shù)脑戆丫哂腥菪怨β守摵傻难b置與感性功率負荷并聯(lián)在同一電路，當(dāng)容性負荷釋放能量時,感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量，能量在兩種負荷之間相互交換而不消耗，這樣感性負荷需要的無功功率可以從容性負荷得到補償，這就是無功功率補償?shù)幕驹?。三、用電單位無功補償方面一些問題的原因3用戶加收力率電費（力率罰款）的原因全國供電規(guī)則規(guī)定：100千伏安及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)達到0.90以上,其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為0.85以上；農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)0.80以上。凡功率因數(shù)不能達到上述規(guī)定的新用戶，供電企業(yè)可拒絕供電，對在規(guī)定期限內(nèi)仍未采取措施達到上述要求的用戶，供電企業(yè)可中止或限制供電。如果已授電單位的授電功率因數(shù)達不到供電部門的執(zhí)行標準，供電部門就會根據(jù)該單位實際的月力電費額以及基本電費之和的相應(yīng)比例給予罰款。如果授電功率因數(shù)超過供電部門的標準，則會按照一定比例給予獎勵。3用戶變壓器容量不夠的原因由于無功功率的客觀存在，使得電源變壓器在發(fā)出的能量中，含有有功成分和無功成分，有功成份用于電能的輸出而轉(zhuǎn)換成其他能量，無功成份在系統(tǒng)中流動而不消耗。大量的無功成分會占據(jù)電源變壓器容量，使變壓器無法輸出應(yīng)有的有功容量，是用戶變壓器容量不夠的主要原因。無功功率雖不消耗能量，但卻是不可缺少的，如果把無功功率這部分補償平衡掉，就可以將電源變壓器的大部分容量用于有功輸出，使用戶變壓器有功輸出容量曾大，余出一定的負荷空間。在企業(yè)部分設(shè)備增容的情況下，可以不用調(diào)整變壓器的容量，為用戶節(jié)省人力、物力、財力。a用戶線路末端電壓低的原因用戶電力系統(tǒng)的線路的末端，因線路較長導(dǎo)至線路壓降較大，若系統(tǒng)中存在大量的無功電流，則使系統(tǒng)的線損更加嚴重，線路的末端電壓進一步降低，尤其是在這種情況下，往往存在電壓不穩(wěn)，電能質(zhì)量不好的現(xiàn)象，對用電設(shè)備本身的運行很不利，影響用電設(shè)備的出力，降低用電設(shè)備的壽命，甚至導(dǎo)致用電設(shè)備損壞，繼而又影響正常的生產(chǎn)、生活。如果進行合理的無功功率補償，就可以大大降低線路中的無功電流，減少線路損失，提高線路的末端電壓，改善電能質(zhì)量，避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。諧波的危害1、諧波對供配電系統(tǒng)，對用電負載等都有很大影響和危害，簡述如下：一諧波對電機和電器的影響諧波對電機，可以引起電機發(fā)熱，從而產(chǎn)生附加損耗，其次是產(chǎn)生機械振動、噪聲和諧波過電壓；諧波使變壓器的附加損耗增加，硅鋼片等發(fā)熱、振動、噪音等；電纜、送電線路老化；導(dǎo)致這些電氣設(shè)備失靈和安全可靠性降低。一諧波對通信的干擾和影響諧波對通信線路干擾的物理機制主要是電容耦合、電磁感應(yīng)、電氣傳導(dǎo)，造成通信失真或失敗。一諧波功率損失諧波電流在電網(wǎng)中流動會產(chǎn)生有功功率損失，它構(gòu)成了電網(wǎng)線損的一部分；對電網(wǎng)的經(jīng)濟運行很不利，諧波源外送的諧波有功功率是從電網(wǎng)吸收的基波有功功率的一部分轉(zhuǎn)化而成的。這些外送的諧波有功功率對電氣系統(tǒng)和用戶都是有害無益的。一電容器放大諧波電流含有高次諧波的電壓加在電容器兩端時，由于電容器對高次諧波阻抗很小，諧波電流加在電容器的基波電流上，使電容器總運行電流增大，溫升提高，很容易發(fā)生電容器過負荷甚至電容器損壞，使用壽命縮短。同時，諧波對電容器參數(shù)匹配產(chǎn)生影響，有可能在電網(wǎng)中造成高次諧波諧振，使故障擴大。此外，諧波對常用儀表、計算機、家用電器、低壓電氣和繼電保護自動裝置影響很大甚至發(fā)生事故。2、對諧波的抑制措施在電力系統(tǒng)的設(shè)計中加大系統(tǒng)的短路容量；提高系統(tǒng)的電壓等級；增加變流裝置的脈動數(shù)；改善系統(tǒng)的運行方式等。但是其中許多措施都會大大增加系統(tǒng)和設(shè)備的投資且有些方法的效果并不一定很理想。因此設(shè)置交流濾波器是有效抑制諧波和改善波形的有效措施，濾波器在濾除諧波的同時還能向系統(tǒng)提供所需的部分或全部無功功率。四、方案分析1、設(shè)計依據(jù)貴公司主要負載設(shè)備有泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤。其負載功率共在3000Kw左右?，F(xiàn)場的系統(tǒng)電壓為0.6Kv所測試的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)（CA8334）：根據(jù)所測試的數(shù)據(jù)：電壓畸變情況：DateStarted2010-2-23TimeStarted13:34:45UrmsUrmsUthdHzUrmsLine1UthdLine1UthdLine3Line2Line3Line2HzVVV%%%

49.99594.1593.8595.35.35.3549.99593.2593594.65.25.2549.99593.1593594.55.25.3549.99593.3593.1594.65.35.45.149.99593.3592.9594.45.35.45.249.99593592.8594.45.25.35.1電流諧波情況：Ah5Ah5Ah5Ah7Ah7Ah7Ah9Ah9Ah9Ah11Ah11Ah11LineLineLineLineLineLineLineLineLineLineLine12312312312Line3%%%%%%%%%%%%21.421.721.15.15.85.20.30.60.23.53.43.421.221.520.855.75.10.30.60.33.53.43.420.821.120.54.85.650.40.60.33.53.43.32121.120.655.65.10.30.60.33.53.43.420.921.220.74.95.75.10.30.60.33.53.43.320.921.220.64.95.650.30.60.33.53.43.320.921.120.64.95.550.40.60.33.43.53.321.221.420.85.15.65.10.40.60.33.53.53.421.421.520.95.15.75.20.40.60.33.53.63.421.421.620.95.15.75.20.40.60.23.53.53.321.421.7215.15.85.20.30.60.33.53.53.421.421.821.15.15.85.20.30.60.33.53.53.421.321.821.15.15.85.20.30.60.23.53.43.321.221.721.15.15.85.30.30.60.33.43.43.321.321.721.15.15.85.30.30.60.33.43.43.321.221.721.155.85.30.30.50.23.53.53.321.321.6215.15.75.20.30.60.23.43.53.321.121.620.85.15.85.20.40.50.13.43.63.421.121.620.85.15.75.10.30.60.13.43.53.42121.520.955.75.20.30.50.23.43.53.421.121.720.95.15.75.20.40.50.23.43.53.421.121.620.95.15.85.30.30.50.23.53.53.32121.620.95.15.85.30.30.50.23.53.53.321.121.5215.15.85.30.40.50.23.43.53.321.321.8215.25.85.30.30.50.23.53.63.321.321.821.15.35.95.40.40.60.23.43.53.321.321.9215.265.30.30.60.23.43.33.321.221.9215.15.95.20.30.60.23.43.33.421.421.621.15.15.75.10.30.60.23.43.53.321.121.82155.95.20.30.50.23.53.33.3諧波柱形圖：2、分析方案根據(jù)所測試的數(shù)據(jù)情況:補償容量的確定：現(xiàn)場最大電流在2000A左右，自然功率因數(shù)為0.85?，F(xiàn)要使功率因數(shù)提高到0.95器補償容量為:Q=(2000X0.8/1.3-2000X0.8X13)X0.6X1.732=(1230-533)X0.6X1.732=724(Kvar)現(xiàn)場五次、七次、十一次諧波比較嚴重，所以我們選取6%的電抗器串聯(lián)電容器進行補償，6%的電抗器對5、7、11次諧波都有抑制作用。能減少諧波20%左右，對補償設(shè)備的器件都有保護作用。串聯(lián)電抗器后電容器端電壓上升，所以為確保電容器安全選取電容器電壓等級為0.69Kv。實際選取的電容器電壓等級為0.69KV所以輸出容量為724Kvar時，這時的安裝容量應(yīng)為:Q=724X(0.69/0.6)2=832(Kvar)加上電抗器消耗掉的一部分無功器補償容量應(yīng)為:Q=832X(1+0.06)=882(Kvar)所以我們實際安裝容量為900Kvar。分11路進行補償，每路補償容量為30Kvar、60Kvar、90Kvar、90Kvar、90Kvar、90Kvar、90Kvar、90Kvar、90Kvar、90Kvar、90Kvar。主要元器件清單如下表：序號材料名稱規(guī)格型號合計總數(shù)量備注1隔離開關(guān)HD13-400A3臺上海成套電器廠2柜體1000*1000*2200GGD3臺中譽電氣3電容器BKMJ-0.69-30-630臺中譽電氣4電抗器CKSG-1.8/0.69-6%1臺中譽電氣5電抗器CKSG-3.6/0.69-6%1臺中譽電氣6電抗器CKSG-5.4/0.69-6%9臺中譽電氣7晶閘管開關(guān)ZYWK-311套配套散熱系統(tǒng)8熔斷器組NT00-160A/69011套華東特熔9控制器ZYDK-D121臺中譽電氣10大風(fēng)機65W220VAC6臺11附件3套現(xiàn)場情況分析：貴廠家反映說現(xiàn)補償情況有電容器鼓包和熔斷器炸掉的現(xiàn)象。這說明電容器組在運行過程中，有電容器自愈失敗及瞬間過電壓過電流現(xiàn)象。引起這種情況有：并聯(lián)電容器組在斷開后，應(yīng)經(jīng)充分放電后（一般經(jīng)三分鐘）才能再行合閘。防止合閘瞬間電源電壓極性正好和電容器上殘留電荷相反，損壞電容器。對方設(shè)備廠家上電后的電抗器電抗率發(fā)生改變而引起的串聯(lián)諧振。當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時，負投入電容器后其端電壓增大，通過電容器的電流增加得更大，使電容器損耗功率增加。對于膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器，雖然允許有諧波時的損耗功率為無諧波時損耗功率的1.38倍；對于全膜電容器允許有諧波時的損耗功率為無諧波時的1.43倍，但如果諧波含量較高，超出電容器允許條件，就會使電容器過電流和過負荷，損耗功率超過上述值，使電容器異常發(fā)熱，在電場和溫度的作用下絕緣介質(zhì)會加速老化。尤其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時，還可能使電網(wǎng)的諧波加劇，即產(chǎn)生諧波擴大現(xiàn)象。另外，諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖頂波形，尖頂電壓波易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，且由于電壓變化率大，局部放電強度大，對絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用，從而縮短電容器的使用壽命。一般來說，電壓每升高10%，電容器的壽命就要縮短1/2左右。在諧波嚴重的情況下，還會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。在電網(wǎng)中有許多諧波源存在，如果在設(shè)置并聯(lián)電容器的網(wǎng)點處諧波過大，若直接投入并聯(lián)電容器，往往會使電網(wǎng)中的諧波更大，對并聯(lián)電容器的安全造成極大的威脅。采取裝設(shè)串聯(lián)電抗器的方法，能夠有效地抑制諧波分量及涌流的發(fā)生，對保證并聯(lián)電容器的安全運行具有明顯的效果。我公司生產(chǎn)的ZYGHK型無功抑諧裝置是專門對有產(chǎn)生諧波設(shè)備的系統(tǒng)進行無功功率補償?shù)?，該裝置自動跟綜負載變化，投切電容器，在補償無功功率的同時對諧波起到一定的濾除作用，吸收諧波電流達到20%左右，使系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在最佳狀態(tài)?？刂破鳛槲夜狙兄粕a(chǎn)的能抑制諧波干擾的ZYDK-12型無功補償控制器，投切開關(guān)采用晶閘管開關(guān)，它可有效抑制投切涌流，使用壽命長，跟蹤速度快；且每路加裝6%電抗器與電容器組成串聯(lián)諧振回路,可抑制5次以上諧波對電容器的不利影響，可有效改善電能質(zhì)量,保證設(shè)備正常運行。加配電抗器運行后在電容器的兩端電壓會相應(yīng)升高，所以電容器的額定電壓等級也要相應(yīng)提升才可使電容器在額定電壓下長期穩(wěn)定可靠的運行。根據(jù)運算及對這樣的系統(tǒng)以往做補償?shù)慕?jīng)驗確定電容器的額定電壓為0.69KV。五、選用元器件1、采用ZYDK-12型控制器該控制器采用高性能的單片微處理器，全數(shù)字化設(shè)計，軟、硬件模塊化處理，電磁兼容設(shè)計抗干擾能力強，運行可靠，操作簡單。無功補償控制器是通過測量電壓和電流計算出系統(tǒng)的有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，根據(jù)負荷情況對電容器組進行投切控制，補償無功，減少電能損耗，還可實現(xiàn)編碼投切。功能特點具備完善的顯示、控制、保護功能。可實時顯示功率因數(shù)、系統(tǒng)電壓、負載電流、無功功率、諧波數(shù)據(jù)、電容投切狀態(tài)等。具有通訊功能。可通過RS232或RS485通訊口，與就地的計算機設(shè)備通訊或組網(wǎng)，允許連接開放式結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)絡(luò)。可實時在線設(shè)置如下參數(shù)：電壓PT變比、電流CT變比、電容器組投切參數(shù)、投入門限、目標功率因數(shù)、動作延時值、過壓值、欠壓值、諧波百分比上限、時間等參數(shù)。具有記憶功能，使用專用數(shù)據(jù)存儲芯片，經(jīng)修改后的參數(shù)在掉電時仍能保持記憶具有過壓和超高壓保護功能：當(dāng)電壓超過電壓門限時，控制器能快速切除所有的電容器組并不在投具有超低負荷閉鎖功能：小電流時閉鎖輸出，不投切；在無電流或CT斷線時控制器退出運行，實現(xiàn)模糊控制系統(tǒng)在運行過程中實行模糊控制策略尋找最優(yōu)的投切方案控制電容投切，使功率因數(shù)在最高的范圍之內(nèi)，不會出現(xiàn)投切震蕩的現(xiàn)象。在諧波超標的情況下電容會自動退出運行，有力的保護了電容，使系統(tǒng)壽命曾長自動運行功能：停電退出、送電后自動恢復(fù)運行。具有手動/自動測試功能2、 采用ZYWK型晶閘管開關(guān)投切電容器電容器的投切開關(guān)采用ZYWK型晶閘管投切開關(guān)，它具有投切電容器速度快、安全、無噪音，對電容器無損害、不產(chǎn)生電磁干擾等優(yōu)點，是快速投切電容器的理想開關(guān)。投切電容器時無涌流和過電壓產(chǎn)生，從而使補償設(shè)備對系統(tǒng)無沖擊，延長了電容器的使用壽命。晶閘管過零開關(guān)在電磁兼容性、可靠性、安全性、投切速度等方面的優(yōu)越性是機械式繼電器無法比擬的。功能特點1、 采用過零觸發(fā)技術(shù)，投切電容器時先經(jīng)過過零采樣，當(dāng)晶閘管兩端電壓為零時投入電容器，當(dāng)流過晶閘管的電流為零時，切除電容器組，無過電壓產(chǎn)生，從而使補償設(shè)備對系統(tǒng)無沖擊，延長了電容器的使用壽命；2、 可三相共補或分相補償；3、 動態(tài)響應(yīng)速度快，電容器切除后無需放電可再次投入，因此可頻繁投切。3、 配置CKSG型低壓干式鐵心電抗器配置6%電抗率的電抗器可避免投入電容器后引起系統(tǒng)諧振及系統(tǒng)諧波的放大，可在設(shè)計負荷下安全穩(wěn)定的運行°CKSG型低壓干式鐵心電抗器外觀精美，做工細致，電感值準確，溫升低，噪聲小，是低壓無功補償和諧波治理裝置的首選產(chǎn)品。結(jié)構(gòu)特點3分為三相和單相兩種目采用干式鐵心結(jié)構(gòu)，無電磁污染，無油污污染，阻燃性能好3電抗器整體結(jié)構(gòu)簡單，體積小，免維護，便于柜內(nèi)安裝呂電感值準確，溫升留有合理的余量，噪聲低。目鐵芯采用優(yōu)質(zhì)低損耗進口冷軋取向硅鋼片，芯柱由多個氣隙分成均勻小段，氣隙采用環(huán)氧層壓玻璃布板作間隔，以保證電抗器氣隙在運行過程中不發(fā)生變化目線圈采用H級或C級漆包或絲包銅線繞制，排列緊密且均勻，外表不包絕緣層，具有極佳的美感且有較好的散熱性能目電抗器的線圈和鐵芯組裝成一體后經(jīng)過預(yù)烘一真空浸漆一熱烘固化這一工藝流程，采用H級浸漬漆，使電抗器的線圈和鐵芯牢固地結(jié)合在一起，不但大大減小了運行時的噪音，而且具有極高的耐熱等級，可確保電抗器在高溫下亦能安全地?zé)o噪音地運行目電抗器芯柱部分緊固件采用無磁性材料，確保電抗器具有較高的品質(zhì)因數(shù)和較低的溫升，確保具有較好的濾波效果呂外露部件均采取了防腐蝕處理，引出端子采用鍍錫銅質(zhì)端子目體積小、重量輕、外形美觀合理4、采用BKMJ型干式自愈式金屬化電容器主要技術(shù)指標1、性能特點該系列電容器采用電性能優(yōu)異的聚丙烯薄膜作介質(zhì)，實際損耗率在0.1%以下。發(fā)熱少、溫升低壽命長、具有良好的自愈功能。在電容器發(fā)生故障時，能自動切斷電源，防止發(fā)生爆炸起火，使運行絕對安全可靠。當(dāng)電容切斷電源后，能在3分鐘內(nèi)使電容器的極間電壓降到50V以下。2、產(chǎn)品特點：采用干式、無油化設(shè)計、適合安全性要求高的場合、及高檔開關(guān)柜。自愈性技術(shù)，過壓拉斷保護裝置電容器投切原則1）電壓相關(guān)原則：控制器可設(shè)定電壓上限，當(dāng)電網(wǎng)電壓高于上限電壓設(shè)定值時（可根據(jù)系統(tǒng)實際情況進行設(shè)定）時，逐級切除電容器組，直至電壓小于電壓設(shè)定值。a）控制器可設(shè)定電壓下限，當(dāng)電網(wǎng)電壓低于欠壓設(shè)定值時（可根據(jù)系統(tǒng)實際情況進行

設(shè)定）時，裝置休眠。b）當(dāng)電網(wǎng)電壓在過壓設(shè)定值和欠壓設(shè)定值之間時，按系統(tǒng)所需感性無功不足補容性無功功率，欠補投，過補切。2）無功相關(guān)原則a.當(dāng)線路中感性無功達到無功上限設(shè)定值時，開始投入電容器。b.當(dāng)線路中容性無功達到無功下限設(shè)定值時，開始切除電容器。3）補償過程中不產(chǎn)生投切振蕩，不產(chǎn)生涌流，不產(chǎn)生諧波。六、效益分析預(yù)計補償后取得的效果及效益1.安裝補償裝置后線路的功率因數(shù)從0.85補償接近0.95時，線路的有功損失降低率為：/COS6、