一種功補(bǔ)償在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

1、前言

無功功率補(bǔ)償，簡稱無功補(bǔ)償，在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)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(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置由控制器、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、過零觸發(fā)模塊、放電保護(hù)器件等組成。裝置實(shí)時(shí)跟蹤測量負(fù)荷的電壓、電流、無功功率和功率因數(shù)，通過微機(jī)進(jìn)行分析，計(jì)算出無功功率并與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，自動(dòng)選擇能達(dá)到最佳補(bǔ)償效果的補(bǔ)償容量并發(fā)出指令，由過零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)快速、無沖擊地投入并聯(lián)電容器組。

興隆莊礦電廠總裝機(jī)容量24MW,其中兩臺6MW,1臺12MW,按照地調(diào)上網(wǎng)功率因數(shù)要求0.85-0.9之間，發(fā)電機(jī)功率因數(shù)控制也在 0.85-0.9之間，而低壓配電裝置功率因數(shù)一般為0.86左右，需進(jìn)行無功補(bǔ)償。根據(jù)現(xiàn)場情況，優(yōu)選在變壓器低壓側(cè)安裝集中補(bǔ)償裝置，四段各安裝一臺無功補(bǔ)償柜。

2、現(xiàn)場無功負(fù)荷運(yùn)行情況及無功補(bǔ)償量的確定

興隆莊礦電廠四段低壓母線功率因數(shù)建議補(bǔ)償?shù)?.95以上。有功負(fù)荷較平均，最大為630KW左右，按620KW計(jì)算。

補(bǔ)償容量計(jì)算：

補(bǔ)償容量分別為164.12KVar,則共補(bǔ)償約164.12×4=656.48 KVar.

3、無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化選擇及性能

本著安全、經(jīng)濟(jì)、合理、可靠、高精度的原則，興隆莊礦電廠選擇QFJ-I智能型無功補(bǔ)償裝置。該裝置適用于低壓配電系統(tǒng)內(nèi)各類負(fù)荷的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行。獨(dú)特的無功、電壓聯(lián)合#形控制策略，共補(bǔ)與分補(bǔ)相結(jié)合的方式，使得電網(wǎng)每相無功補(bǔ)償保持在高精度狀態(tài)，達(dá)到最佳的降損節(jié)能效果。免維護(hù)的質(zhì)量保證使之廣泛適用于電力系統(tǒng)50Hz,額定電壓400V的配電系統(tǒng)內(nèi)，作為各類負(fù)荷的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，用以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，增加系統(tǒng)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(jì)算和顯示電網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)(如母線三相電壓、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、諧波成分、輸出電流、補(bǔ)償量等)及保護(hù)狀態(tài)等，設(shè)置和輸出顯示均為數(shù)字量，人機(jī)界面好，操作直觀，可靠性高。本控制器具有多種通訊功能，滿足了配網(wǎng)自動(dòng)化的要求。控制器除對電力系統(tǒng)的有功功率、無功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測及對無功自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償外，還可以對電網(wǎng)每相的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率及諧波成分等52項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)、存貯。

QFJ-I系列智能型無功補(bǔ)償柜柜體材料采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼，外覆涂復(fù)層，內(nèi)部設(shè)計(jì)為模數(shù)化結(jié)構(gòu)，零部件安裝位置可以根據(jù)實(shí)際要求在三維空間以一定的模數(shù)進(jìn)行自由調(diào)整。頂部設(shè)計(jì)通風(fēng)式結(jié)構(gòu)，既達(dá)到了防護(hù)等級要求，又能夠使裝置內(nèi)部空氣自然流通，散熱效果良好。

QFJ-I型無功補(bǔ)償柜具有豐富完善的保護(hù)功能，可以滿足各種情況下的無功補(bǔ)償使用。該裝置具有過壓保護(hù);欠壓保護(hù);過流保護(hù);諧波保護(hù);溫度保護(hù);短路保護(hù);避雷保護(hù);反相、缺相保護(hù)等。

選用設(shè)備的技術(shù)性能

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

電容器接線方式：△，Y0;測量誤差：電壓：±0.5% 電流：±1.0% 無功：±1.0%;

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

4、測試試驗(yàn)與效益分析

(1)測試試驗(yàn)

安裝后，對控制回路及接線進(jìn)形了細(xì)致的檢查，對主回路進(jìn)行了絕緣遙測，無問題后，送電后，根據(jù)產(chǎn)品說明書對裝置參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置。分別用手動(dòng)/自動(dòng)方式對裝置進(jìn)行了投入，裝置運(yùn)行正常。

通過調(diào)整各段母線負(fù)荷大小，數(shù)據(jù)如下：

有功負(fù)荷 功率因數(shù)

根據(jù)測試，四段母線安裝無功補(bǔ)償裝置后，達(dá)到了方案和技術(shù)協(xié)議要求，超過了國家對工礦企業(yè)用電功率因素的規(guī)定。

(2)效益分析

興隆莊礦電廠安裝無功補(bǔ)償裝置可以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，主要反映在以下幾方面：提高設(shè)備出力、改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力。

① 通過改善功率因數(shù)，降低變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線的損耗。

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

③ 增加低壓配電系統(tǒng)的裕度，充分挖掘出了發(fā)供電設(shè)備的潛力。