360kVar低压无功功率补偿装置的设计研究

360kVar低压无功功率补偿装置的设计研究

发表时间：2017-10-17T17:13:13.703Z 来源：《电力设备》2017年第17期作者：于艳辉[导读] 摘要:本课题研究以低压电网无功补偿改造为背景，研制了一种360KV AR无功功率补偿装置，该装置以实时的电网监测数据为依据，采用动态补偿的方式，投切、分段时按国家有关规定限制涌流，补偿断电源功率因数不低于0.95，自动补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，从而提高电网的负载能力和供电质量。

（内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布电业局集宁供电分局内蒙古乌兰察布市 012000）摘要:本课题研究以低压电网无功补偿改造为背景，研制了一种360KVAR无功功率补偿装置，该装置以实时的电网监测数据为依据，采用动态补偿的方式，投切、分段时按国家有关规定限制涌流，补偿断电源功率因数不低于0.95，自动补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，从而提高电网的负载能力和供电质量。

本文正是基于马钢耐火材料公司的供电系统的特点和改造工程低压无功补偿电控柜项目的技术要求，设计一种以接触器为投切开关的低压无功补偿装置，该装置具有较高的经济适用性。根据采用接触器投切的方法，并设计出低压无功补偿器的电容器和电抗器，设计三相电容器保护，设计出电容器、限流电抗器参数等[5]。

关键词：无功补偿，低压,控制器，接触器，电力电容器 1 360kVar低压无功功率补偿装置的设计 1.1 低压无功补偿装置功能要求

功能要求：具有动态无功补偿的功能，采用接触器控制自动投切，可以连续频繁投切电容器组而不影响开关和电容器的寿命；串联电抗器用来限制投切电流、抑制谐波；采用计算机数字化控制技术，实时检测无功功率，动态跟踪补偿，使功率因数始终保持在预先设定的cosφ左右，智能控制器按“顺投倒切” （从大到小投入，从小到大切除）的规则实行自动投切，保证了谐波不放大。

1.2 接触器

本装置电容器专用接触器选型为CJ19-63/21。该型号主要用于交流50HZ或60HZ，额定工作电压至380V的电力线路中，供低压无功功率补偿设备投入或切除低压并联电容器之用。接触器带有抑制涌流装置，能抑制接通电容器瞬间所出现的涌流，并能有效的减少合闸涌流对电容的冲击和抑制开断时的过电压。特别适用于带有微机控制的无功功率自动补偿电容器柜中。 CJ19-63/21的接触器有三对辅助触头。接触器接线端有绝缘罩覆盖，安全可靠。线圈接线端带有标出电压数据，可防止接错。

正常工作条件和安装条件周围空气温度为：-5℃-+40℃,24小时内其平均值不超过+35℃；

海拔高度：不超过2000m；

大气条件：在+40℃时空气相对湿度不超过50%，在较低温度下可以有较高的相对湿度；

污染等级：3级；

安装条件：安装面与垂直面倾斜度不大于±5°。

接触器用于直接作用于破裂的双重结构，接触系统分为两层，三对接触的上限和接触限制是用于抑制浪涌的装置。当闭合时，它首先发现是几毫秒后触点连接到操作，在弹簧响应中用永久释放磁铁限制触点，断开限流电阻，电容器工作正常.

1.3 电容器

本装置采用电容器BSMJ0.45-30-3，BSMJ0.45-30-3是自愈式低电压并联电容器，主要用于低压电网提高功率因数,减小无功损耗,改善电压质量。

B1629-75规定:能在一昼夜中,在最高不超过1.1倍其额定电压(瞬时过电压除外)下运行不超过6小时，“1.1Un”是额定电压过电压最高值。对与本文中的0.4KV母线电压最高过电压不允许超过0.44kV。

电流与过电压和高次谐波造成电器损坏,因此我国规定稳态过电流不超过1.3In。

于补偿电容的投入很可能造成过补偿,尤其是在全压轻载条件下投入补偿电容,因此规定：Q1+Qk≤1.35Qn 要说明的是由于控制器判断电容投切的主要根据检测到实际电网无功量，与已输入的判据比较输出决策，同时因为实际工作中的负载负荷是不断变化，所以电容容量也只能概算而不可能精确给出，所以补偿容量主要是先确定每1KW的补偿量后再根据实际需要补偿量来共同决定无功无偿容量。

冷凝器规格：1.体积小，重量轻：使用新材料，金属化聚丙烯薄膜平均，尺寸，旧产品重量也为1/4或1/5。2.低损耗：实际值小于0.10％，因此电容器本身具有低功耗，散热小，温度低，使用寿命长，节能等优点。3.优异的自愈性，局部介质由于击穿引起的过度快速愈合，恢复正常操作，使可靠性显着提高 4.安全：内置自放电电阻和安全装置。内置放电电容器电阻提供自动存储电能吸入，当电容器失效时，安全装置可以快速关闭电源，防止故障进一步发展，确保安全使用。5.无泄漏：冷凝器采用先进的半固体浸渍，熔点降至70℃以上，而不是在使用漏孔时，避免环境污染，漏油和冷凝器不会导致故障。

电容布线：连接三角形的接线补偿电容补偿电容器（△连接）。

1.4 电抗器

串联电抗器XD1-30用来限制投切电流、抑制谐波提高了整个装置的可靠性。

本装置采用串联电抗器XD1-30（30为所配电容容量），其用于频率为50Hz，额定电压380V的低压无功补偿装置中。主要作限制电容器投入涌流之用。

限流电抗器由绕组和嵌件等主要零件组成，所有零部件经树脂混合料浇注成型于一体，具有防潮等各项性能稳定的优点，安装前应清洁电抗器表面，特别是接线端子和安装。每三台相电容器个相均应配置一台电抗器，当三相并列安装时应注意电抗器进出线方向，其中间相必须和两侧的接线相反，如两侧相首端X1为进线，则中间相末端X2为进线，电抗器相互间中心距离不得小于42mm。电感值（mH）和限流系数（n）为0.025和50。 -1.5投切方式

该设备使用“静态”切换模式的切换延迟模式，这被称为热门人。这种切换依赖于接触器的传统操作。当切换延迟时防止触点的太频繁操作，这导致对电容器电容的损坏，更重要的是确保系统准备好连续的电源开关引起振荡的危险。当电源负载的干燥性，如电机，焊机等负载，当前电网电压的滞后区后角，当负载为电容时，冗余补偿装置的控制器，当前电压前馈功率因数的角度意味着电流和电压之间的相位关系。补偿物理设备控制器检测电源系统来确定开关电容，物理值可以是功率因数或无功电流或无功功率，当物理值满足需要时，如正向和> 0.98，迟滞和>0.95，在这个范围内，控制器不记录控制信号发出，这个时候推出的BSK没有戒烟，我们没有放进BSC。当发现它们不满足要求时，如滞后和<0.95，然后放入组电容，并继续跟踪。由于他们不满足要求，时间延迟周期是时间控制器（延迟时间可调），然后放入组电容器，直到所有投入为止。当它被发现时，有一个前面的信，因为它是写的<0.98，这时候是容性负载，控制器逐个去除一个电容。将遵循开关原理：第一输入电容器是银行组，其主要被切断。如果将延迟时间设置为300s，这意味着有一个十路电容器组补偿，则所有投入的时间为30分钟，以类似的方式删除。在此期间，可以逐渐引入无功功率补偿。如果延迟时间设置非常短，或者不设置延迟时间，则可以是以下情况：监控<0.95的控制器，将一个快速放入一个组电容器，并且在电网可以有投资期间电容负载高于补偿，控制器管理银行的电容器一个接一个地切断，形成一个冲击，导致系统崩溃。无论地层特征是否与负载波动密切相关，因此该参数需要捕获设置的根本场景以确保系统的安全，然后考虑补偿效应，从而补偿施加到当前相对稳定的工厂的负载，矿山和住宅区。

本文从设计低压无功补偿装置出发，对常规的接触器投切电容器组的无功补偿设备进行了设计，设计了一个带有自动控制的无功补偿装置。该装置能够基于电网的实时电压和无功功率控制对用户需要的无功功率进行及时、稳定的就地补偿。本文设计的无功补偿装置控制合理，硬件结构简单，能够实现无功的快速动态补偿，且成本较低在配电网中将具有广阔的应用前景。