ANSVC無功補(bǔ)償裝置助力江蘇某環(huán)保能源項目

摘要：根據(jù)無功補(bǔ)償原理，解決功率因數(shù)偏低的問題，結(jié)合該環(huán)保能源公司用電質(zhì)量的現(xiàn)狀，提出無功補(bǔ)償解決方案，實(shí)際現(xiàn)場考察負(fù)載用電總結(jié)無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計選型、安裝及注意事項。ANSVC無功補(bǔ)償裝置由自愈式并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器、投切開關(guān)、低壓無功補(bǔ)償控制器組成，能實(shí)時檢測系統(tǒng)中的無功需量，進(jìn)行無功補(bǔ)償，從而提高功率因數(shù)，減少電費(fèi)支出。

1.無功功率偏低的不良影響：

1、 降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出

2、 降低輸電、變電設(shè)備的供電能力

3、 線路損失增大和電能損耗增加

4、 功率因數(shù)下降，電費(fèi)增收，成本增加

5、 使電氣設(shè)備得不到充分發(fā)揮

在純電容無功補(bǔ)償中，電容器本身阻抗是容性的，隨著諧波頻率的提高，電容器的容抗會明顯減小，使得諧波被電容器放大，從而疊加在補(bǔ)償電流上，使電流有效值顯著增加，電容器由于諧波電流的增大產(chǎn)生溫度過高、絕緣老化、鼓包等問題。且諧波電流放大引發(fā)諧波電壓增大，一旦疊加到電容器的電壓上，也會使電壓有效值增加，電壓峰值增加，從而引起電容器產(chǎn)生局部放電且不能熄滅，這也是電容器鼓包損壞的一個重要因素。在大多數(shù)的低壓電力系統(tǒng)中，諧波會對電容柜產(chǎn)生較大的影響。現(xiàn)場應(yīng)用總比較常見的有變頻設(shè)備數(shù)量較多、容量較大，變頻器前端沒有進(jìn)線電抗器，相互之間會產(chǎn)生諧振，從而引起電容器經(jīng)常出現(xiàn)鼓包發(fā)熱等情況。

通過在低壓電力電容器中串聯(lián)合理配置的電抗器，進(jìn)行諧波抑制。電容器的容抗值為1/ωC；在電路中串聯(lián)對應(yīng)的電抗器，該電抗器感抗為ωL，則電容器與電抗器會在某一頻率下具有確定的阻抗，從而實(shí)現(xiàn)在該頻率下諧波抑制。

2、項目概述

江蘇某環(huán)保能源公司，占地面積約16.6公頃，項目一期建設(shè)4條日處理500噸的焚燒線，2臺18MW的汽輪發(fā)電機(jī)組，生活垃圾焚燒能力為2000噸/天，年發(fā)電量2.72億千瓦時以上。現(xiàn)有多套新建2000KVA變壓器需配套兩電容補(bǔ)償柜，柜子尺寸為寬1000*深1000*高2200，主要負(fù)載為電動機(jī)、辦公用電、照明等。

3、解決方案

變壓器容量為2000KVA，負(fù)荷率為0.8左右，預(yù)估電容柜裝機(jī)容量為兩套300Kvar，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境預(yù)估為3、5、7次諧波為主，諧波主要影響電容正常工作，容易發(fā)熱、鼓包等，需配套14%電抗率的電抗器使用，電抗器主要功能為抑制諧波進(jìn)入電容器，從而保護(hù)電容，增加電容器使用壽命。根據(jù)柜子尺寸及設(shè)備尺寸確定電容配置方案為每個柜子安裝40Kvar*6路和30Kvar*2路。

4、ANSVC無功補(bǔ)償裝置

4.1 概述

ANSVC無功補(bǔ)償裝置適用于頻率50Hz電壓0.4KV的系統(tǒng)中，ANSVC低壓無功功率補(bǔ)償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化控制電力電容器投切進(jìn)行補(bǔ)償。其原理為：ANSVC低壓無功功率補(bǔ)償裝置通過CT采集電流、電壓信號，由無功補(bǔ)償控制器計算，計算出投切電容器的方案，通過投切開關(guān)控制各組電力電容器投切。

圖3  ANSVC無功補(bǔ)償裝置

4.2 ANBSMJ自愈式并聯(lián)電容器

圖4  圓形電容                  圖5  方形電容器                圖6  共補(bǔ)分補(bǔ)電容器上圖示例

4.3 ANCK串聯(lián)電抗器

ANCK系列串聯(lián)電抗器與ANBSMJ系列自愈式低壓并聯(lián)電容器配套使用，主要用于提高0.4KV電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制電網(wǎng)的高次諧波，減輕電容器由諧波引起的過載，防止諧波過大，對電容器的安全運(yùn)行，改善網(wǎng)絡(luò)電壓波形，提高供電質(zhì)量和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起良好作用，適用于3、5、7、9次諧波負(fù)載的無功補(bǔ)償。ANCK采用銅或鋁繞組，電抗分為共補(bǔ)電抗（如圖7）和分補(bǔ)電抗（圖8），共補(bǔ)電抗器主要用于三相負(fù)載，分補(bǔ)電抗器主要用于單相負(fù)載，電抗率分為7%或14%。

 共補(bǔ)電抗                           分補(bǔ)電抗

4.4 AFK投切開關(guān)

AFK系列投切開關(guān)是低壓無功補(bǔ)償裝置中，用于投切電容器的產(chǎn)品。其基本工作原理是在控制器發(fā)出投入或切除指令后，投切開關(guān)閉合或斷開，將無功補(bǔ)償支路與系統(tǒng)連接或中斷，實(shí)現(xiàn)過零投切，投切過程無過壓、電弧等現(xiàn)象，響應(yīng)時間快，可頻繁投切。投切開關(guān)分為復(fù)合開關(guān)（如圖9）和晶閘管開關(guān)（如圖10）。

圖9  復(fù)合開關(guān)圖        圖10  晶閘管開關(guān)

4.5 ARC控制器

ARC功率因數(shù)補(bǔ)償控制器采用高性能MCU為核心，配以高精度的電量專用芯片，是以功率因數(shù)為取樣物理量的補(bǔ)償器，改控制器能可靠地運(yùn)行在大諧波、非正弦電流、強(qiáng)干擾等任何惡劣電網(wǎng)環(huán)境下。自適應(yīng)功能保證了電力電容的使用安全，真正實(shí)現(xiàn)了電容補(bǔ)償柜的自動穩(wěn)定投切，有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)

產(chǎn)品的主要特點(diǎn)：缺相保護(hù)、過溫保護(hù)、過壓欠壓保護(hù)、電壓電流諧波保護(hù)、多種編碼投切、補(bǔ)償方式多樣化。

開孔尺寸（mm）：138*138

圖11  控制器外形          圖12控制器尺寸

4.6 技術(shù)參數(shù)

5 結(jié)語

ANSVC無功補(bǔ)償裝置可滿足該環(huán)保能源項目中無功補(bǔ)償?shù)男枨螅岣唠娔苜|(zhì)量，可以降低電網(wǎng)損耗和用電成本，能保障電力系統(tǒng)的安全用電、連續(xù)供電和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。ANSVC無功補(bǔ)償裝置在運(yùn)行中安全可靠，保護(hù)功能齊全，通過RS485與后臺配合使用，能夠更加方便快捷地檢測電網(wǎng)系統(tǒng)，減少人力資源的投入。