程志芳
 

　　安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 

　　摘要：該文通過智能集成電力電容器研發(fā)背景的說明，介紹該產(chǎn)品基于數(shù)字信號處理器(DSP)和單片機相結合的雙CPU技術智能無功補償技術，集成復合開關的過零投切與計算機智能網(wǎng)絡模塊技術，實現(xiàn)了現(xiàn)代配電網(wǎng)對無功補償節(jié)能、過零投切、智能網(wǎng)絡的要求。
 

　　關鍵詞：智能集成電容器；過零投切
 

　　配電網(wǎng)面積廣，用戶多樣，負荷復雜，配電網(wǎng)無功補償不足，無功補償裝置故障率高，不易維護，有功損耗大，投切涌流大。加強和改善配電網(wǎng)的無功補償狀況對于減少損耗，提高電壓質(zhì)量具有非常重要的意義。
 

　　1 智能集成電力電容器的研制理念
 

　　隨著微電子技術、數(shù)字控制技術、通信與網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展和廣泛應用，電器向緊湊型、模塊化、組合化型式發(fā)展。智能化、集成化、網(wǎng)絡化、節(jié)能環(huán)保成為智能電器發(fā)展的主流。智能集成電力電容器正是在智能電器總體發(fā)展框架上開發(fā)出來的全新的低壓無功補償裝置。它由智能測控模塊 、晶閘管復合開關模塊、線路保護模塊及電力電容器等組成，替代原來由智能控制器、熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導線連接而組成的成套自動無功補償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置落后的控制器技術和落后的機械式接觸器，以及機電一體化開關作為投切電容器的投切技術，改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式，從而使新一代低壓無功補償設備具有補償效果更好、功率損耗更低、體積更小、節(jié)約成本更多、使用更靈活、維護更方便、使用壽命更長、可靠性更高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?br /> 

　　2 技術創(chuàng)新
 

　　智能集成電力電容的創(chuàng)新點就在于采用了進口芯片數(shù)字信號處理器(DSP)，應用雙看門狗技術，提出了智能控制的可靠性。應用了電子實時檢測信號反饋、無觸點光電觸發(fā)技術、晶閘管及磁保持繼電器復合開關技術，實現(xiàn)了等電壓投切，實現(xiàn)真正“過零投切”，投切涌流幾乎為零，免除了諧波注入。采用了計算機智能網(wǎng)絡技術，使控制分散化，提高了可靠性。
 

　　2.1 過零投切
 

　　由于智能集成電力電容器具有目前國內(nèi)的“過零投切”功能，確保電容投切過程中無涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃，提高控制的快速性，同時延長電容器的使用壽命。傳統(tǒng)的無功補償裝置使用交流接觸器進行投切，交流接觸器在分斷電容器時，會產(chǎn)生很高的操作過電壓，這是導致電容器損壞的重要因素。如圖1和圖2所示。
 

　　采用過零投切技術后，電容器的使用壽命延長了兩倍以上，由此帶來經(jīng)濟效益和社會效益無法估量。
 

　　2.2 智能網(wǎng)絡控制
 

　　由于每臺電容器都帶有智能網(wǎng)絡模塊，可以形成主從自動組合模式進行投切，相當于每臺電容器都能充當控制器，實現(xiàn)了高可靠性。取消總控制器，采用分散控制模式，每組智能集成電力電容器都有控制單元，使多組電容器的自動投切擺脫了全部依靠一個控制器的情況，杜絕因控制器故障導致整個系統(tǒng)癱瘓的情況。另外，多臺智能集成電力電容器聯(lián)網(wǎng)使用時，會自動生成一個網(wǎng)絡，其中地址碼小的一個為主機，其余為從機，構成低壓無功自動控制系統(tǒng)；如果個別從機出現(xiàn)故障，自動退出，不影響其余從機工作，如果主機故障，也要退出，在其余從機中產(chǎn)生一個新的主機，組成一個新的系統(tǒng)。容量相同的電容器按循環(huán)投切原則，容量不同的電容器按適補原則投切。并且具有485通訊接口，可以接入后臺計算機，進行配電綜合管理?？傊?，該產(chǎn)品采用智能網(wǎng)絡技術，大大提高了運行可靠性及電容的足量投入，相當于延長了補償裝置的壽命。采用相同容量的無功補償裝置，盡管智能集成電力電容器的價格比相同容量的傳統(tǒng)電容器要高些，但與整體的無功補償裝置相比及整個壽命周期相比，智能集成電容器的成本則較便宜。
 

　　2.3 智能補償
 

　　其智能全自動組合的控制模式，可以以無功功率、功率因數(shù)、無功電壓等多種參數(shù)做為控制參數(shù)，實現(xiàn)補償組合?；旌涎a償是補償效果佳化的模式，智能集成電力電容器能夠簡單和高可靠性地實現(xiàn)分相補償、混合補償?shù)葟碗s效果的補償要求。
 

　　3 性能
 

　　3.1 節(jié)能*
 

　　智能集成電力電容器采用了磁保持繼電器，電路接通后，磁保持繼電器內(nèi)，銜鐵由永磁體吸持。常規(guī)補償裝置接通補償電路需要交流接觸器，交流接觸器觸點需要電磁線圈保持，每只交流接觸器(按CJ19繼電器吸持容量計算)功率為15 W，每一路可接通15 kvar的電容器。采用智能集成電力電容器每千乏就比傳統(tǒng)無功補償裝置減少損耗1 W功率。另外智能集成電力電容器體積比其他自動補償裝置小50%左右，因此減少了大量的導線、接點、器件
 

　　等電能損耗。
 

　　我國目前在用的配電變壓器近500萬臺(數(shù)據(jù)來自中國國家電力監(jiān)管委員會)，平均容量為200 kVA，總容量近1000 GVA，無功補償按配電變壓器平均的1/3計算，現(xiàn)有配電變壓器需無功補償容量330 Gvar。如果將現(xiàn)有傳統(tǒng)配電變壓器無功補償裝置換成智能集成電力電容器，按1 kvar節(jié)省1 W功率算(還不計減少導線、接點的電能損耗)，則一年可節(jié)約電能2891 GWh?？蓽p少煤耗109.86萬t(供電煤耗380g/KWh)，減少排放CO2氣體2.86×106 t。減少SO2氣體排放5.7×104t，NO2氣體排放3.36×104t。
 

　　3.2 智能化
 

　　智能化程度高、投切技術好，補償效果佳。
 

　　3.3 壽命延長
 

　　可靠性大幅提高，壽命周期成倍降低。
 

　　由于應用了過零投切技術和智能網(wǎng)絡組網(wǎng)控制技術，使其可靠性大大提高，壽命期增長。另外，我們在產(chǎn)品的內(nèi)部預置了熱感應探頭，通過溫度控制模塊，使產(chǎn)品熱點不過熱，有效延長了產(chǎn)品的熱老化壽命。
 

　　3.4 體積大幅縮小
 

　　智能集成電力電容器高度集成，結構緊湊，重量輕。用其組柜，大容量可達800 kvar，同容量體積比其他自動補償裝置減少50%左右。特別是城市配電間，土地和房產(chǎn)資源十分緊張，對于630 kVA以上的室內(nèi)配電間，原傳統(tǒng)無功補償裝置要占用二個柜體空間，采用智能集成電力電容器組柜，只需一個柜就可滿足補償要求。
 

　　4.3產(chǎn)品實物展示
 

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊
 

安科瑞無功補償裝置智能電容方案
 

　　5 應用意義與前景
 

　　新的《節(jié)能法》在法律層面將節(jié)約資源確定為我國的基本國策，節(jié)能也已成全社會的共同責任。電容的“過零投切”技術也已成為對新一代無功補償裝置的先進技術要求在多個地區(qū)的招投標中都已列明“過零投切要求”，大面積推廣已勢在必行。該產(chǎn)品是電力系統(tǒng)新一代的節(jié)能產(chǎn)品，是替代常規(guī)的傳統(tǒng)無功補償產(chǎn)品的更新?lián)Q代產(chǎn)品。智能集成電力電容器具有節(jié)能、小型化、性能*、成本低等優(yōu)勢，是新一代智能電器的好產(chǎn)品，無功補償?shù)睦硐朐O備。它節(jié)約能源和節(jié)約空間資源的突出優(yōu)點將為建設和諧社會做出重大貢獻。
 

　　參考文獻
 

　　[1] 陸保松. 城區(qū)低壓電網(wǎng)的無功補償[ J ] . 中國電力,1996,29(3):54～57.
 

　　[2]王瑜，趙建網(wǎng)，王和忠，季小龍. 智能集成電力電容器
 

　　[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019版