低压无功自动补偿装置的结构变革

低压无功自动补偿装置的结构变革——浅谈基于TDS—K3系列智能型低压无功补偿器单体积木式组合无功自动补偿装置的应用效果分析摘要：本文分析了目前社会普遍使用低压无功自动补偿装置的现有结构模式存在的问题，提出了低压无功补偿器智能化的具体结构和基本功能，同时列举了几种采用智能型无功补偿器单体积木组合式低压无功自动补偿装置的结构和现场实际应用效果分析。

关键词：结构变革；智能型低压无功补偿器单体；积木式组合；应用效果分析；1、引言低压无功自动补偿装置的使用能够降低供配电设备电能损耗、提高供配电设备利用率，并在一定程度上改善供配电电能的电压质量，因此历来受到供电企业和用电客户的高度重视，受到非常广泛的应用。

低压无功自动补偿装置具有数十年的历史，由于电力、电器和电子技术的不断发展，装置性能不断提高，特别是现代电力电子和微电子技术在低压无功自动补偿装置上的应用，使投切低压电力电容器的开关性能得到很大改善，并且可以实现测量、统计等方面的更多功能。

目前社会普遍使用低压无功自动补偿装置的结构是由一台控制器和若干低压电力电容器、投切低压电力电容器的开关和一些保护组件在屏、柜或箱内组装而成，形成的产品体积大，内部复杂，可维性差，容量没有可扩性，装置的进一步智能化困难，例如很难实现装置的自诊断功能。

将低压电力电容器向低压无功自动补偿方向智能化，形成低压无功自动补偿的单体装置，然后以这种智能低压无功自动补偿的单体装置积木式组成各种形式的低压无功自动补偿装置，将打破传统低压无功自动补偿装置的结构模式，克服现有模式的缺点，这是低压无功自动补偿技术持续进步的一个新的方向。

利用微电子技术、计算机软件技术、微型网络通信技术、微型电量传感技术、微型数显技术以及电力电子技术等方面的最新成就，实现低压电力电容器智能化在实践上证明是可行的，并且可以做到结构简洁，体积小型化，容量大型化且扩容维护简便，资源和电损比传统产品可降低50%左右。

2、目前社会普遍使用低压无功自动补偿装置结构分析传统低压无功自动补偿装置结构如下图1所示。

图中 C1～Cn：低压电力电容器组；KA：交流接触器，投切低压电力电容器；FU：熔丝，电流保护之用；L：电感，电容器投运瞬间限流；R：电阻，电容器退运放电之用。

近几年来，低压无功自动补偿装置的技术在不断进步中，但这些进步主要表现为改进、提高或者完善图1中所示的各种部件的性能、质量，而没有改变装置的结构形式。

例如低压无功自动补偿控制器的多功能化和高智能化；有用电子开关（晶闸管、固态继电器）替代交流接触器，有的将交流接触器和电子开关二者结合使用，改善和提高开关性能等。

传统低压无功自动补偿装置的这种结构模式主要存在如下不足：1)实现电容器过温、三相不平衡、断相保护以及故障自诊断等进一步智能化困难；2)控制器是整个装置可靠性的瓶颈，一旦故障，则整台装置停止工作；3)容量的可扩性差，产品一旦形成，容量的扩展十分困难；4)设备的可维性差，故障的现场快速诊断和处理比较困难；5)产品结构复杂、体积庞大，不易标准化、规范化，生产的流水化困难，生产成本较高。

产品不便于远距离运输，生产厂家均在用户附近，不能形成规模化生产，影响了产品的质量。

3、低压电力电容器智能化方法低压电力电容器智能化就是将低压电力电容器设计成一种高度智能化的低压无功自动补偿的单体装置，可以将其积木式简单组装成各种形式的低压无功自动补偿装置。

下图2所示是低压电力电容器智能化的一种方法：图2 智能型低压无功补偿器单体工作原理示意图智能型低压无功补偿器单体主要由低压电力电容器、智能组件、开关器件、保护组件和人机联系组件等组成，可实现如下基本功能：控制根据无功功率缺额分相投切，基于机械触点的零投切开关零电压导通与零电流断开，自动/手动切换；测量 CT相位与变比自动校正，配电电压与电流、无功功率与功率因数测量，电容器三相电流与表面温度测量；信号投运、退运、自诊断故障提示；保护雷击、过压、欠压、涌流保护，电容器过电流、三相不平衡、断相和过温保护（过温能反映过电压、过谐波、电容器泄漏严重和环境温度过高等情况）；查询按键与数码管，或者红外或蓝牙抄表器或GPRS采集多种方式任选其一；统计配电电压、有功功率、功率因数等监测统计；积木式组合自动产生一个主机，其余则为从机，构成系统工作，个别从机故障自动退出，不影响其余工作，主机故障自动退出后在其余从机中自动产生一个新的主机，组成一个新的系统工作，根据无功功率缺额进行投切，容量相同的电容器按循环投切原则，容量不同的电容器按值投切。

4、低压无功自动补偿装置的结构变革智能式低压无功补偿器单体可以直接使用进行低压无功自动补偿，安装于用电设备旁，实现无功就地自动补偿，或者安装于现有配电柜、配电箱内部和计量柜底部，对一些配变容量小于100kVA的用户及新村配电等进行无功自动补偿，功能强、安装使用方便、投资省。

单台使用时接线如下图3图3 单台使用接线示意在单台容量不够需要多台的场合，或者需要多台积木式组成各种规格、容量的低压无功自动补偿装置时，可按如下图4所示接线。

图4 多台使用接线示意在需要监测配电大量参数的场合，可以将配电综合测控装置与其结合使用，如下图5图5 与配电综合测控装置配合使用示意5、实际应用案例分析具5.1 TDS低压智能型无功补偿器在供电企业综合（公用）变台低压侧中应用针对综合配电变压器的负荷变化情况，白天晚上用电量不一样，三相电流不平衡，电流、电压不稳有畸变，进行研究设计，大连市农电局、沈阳供电公司均选用了TDS —1380系列基于智能式低压电容器de组合式配电监测与无功补偿器箱，功率因数由补偿前0.57提高到0.95以上,有功损耗降低率达64%以上。

实践证明对于供配电线路设备增容降损，改善电压质量，提高电压合格率，经济和社会效益非常显著。

5.2 TDS智能型无功补偿器在电力用户专用变低压侧中应用5.2.1彻底解决了负荷三相不平衡的无功补偿补不够的难题由于实际用电中三相电流不平衡，可将一部分三相三线电容器组换成三相四线电容器组进行三相分补，实现了共补和分相补相结合的无功补偿。

例如贺奇玻璃制造（大连）有限公司送电后，由于企业自身原因，没有正式生产，变压器仅供出办公明等负荷，且三相不平衡，现场工程技术人员用综合配电测控装置对变压器二侧出力进行了24小时数据监测和采集，补偿前功率因数为0.32，月力率电费为13784.22 元，加装TDS智能无功补偿器后功率因数达到0.99 ，现月支出力率电费为0，月奖励为134.82元。

这样很多用户应用了TDS智能型无功补偿器成功地解决了上述难题，补偿后功率因数达到0.95以上。

5.2.2彻底解决了空载或轻负荷（低谷）用电的无功补偿难题(传统装置没有做到)对于部分用电客户用电负荷随时间变化极不平衡，有时晚间主变几乎空载和三相电流不平衡，导致无功补不上的问题进行研究解决，首先确定的补偿方式，采取共补和分相补相结合，科学运用了级数与级差相结合。

由于负荷较小，要实现准确的补偿，智能无功补偿器单体容量要分台阶如1.25 kVar、2.5 kVar、5 kVar、10 kVar、20kVar。

无功补偿总容量根据实测到的无功缺额加适当余量确定。

例如：贺奇玻璃制造（大连）有限公司、普兰店虫王庙村兴磊石矿补偿前功率因数为0.45，月力率电费为9816.87 元，加装TDS智能无功补偿器后功率因数达到0.96 ，月支出力率电费为0，月奖励为145.88元。

普兰店市广德机械公司补偿前功率因数为0.79，月力率电费为882.16 元，加装TDS智能无功补偿器后功率因数达到0.99 ，月支出力率电费为0，月奖励为180.24元。

这样很多用户应用了TDS智能型无功补偿器成功地解决了上述难题，补偿后功率因数达到0.95以上。

5.2.3彻底解决了负荷变化波动大且有谐波的无功补偿难题(传统装置没有实现)由于有的用电设备工作时负荷变化频繁且有较重的谐波，如吊车、电焊机、点焊机、亚弧焊机等传统无功补偿器无法实现准确的补偿，电容器单体容量要分台阶如20kVar、10 kVar、5 kVar、2.5 kVar、1.25 kVar。

由于存在电压、电流畸变，有智能控制器指挥先进的基于机械触点的过零投切开关来完成补偿。

例如：大连华美格栅有限公司补偿前功率因数为0.63，月力率电费为11179.02元，加装TDS智能无功补偿器后功率因数达到0.94 ，现月支出力率电费为0元，月奖励为392.69元。

普兰店市四达机械公司补偿前功率因数为0.60，月力率电费为1769.04 元，加装TDS智能无功补偿器后功率因数达到0.93 ，现月支出力率电费为0元，月奖励为164.46元。

这类用户就应用了TDS智能型无功补偿器成功地解决了上述难题，补偿后功率因数达到0.90以上。

实际上现场用电负荷情况是以上三种情况共同存在的，在实践中已采取了行之有效的办法来解决了上述难题，补偿后功率因数提高到0.90以上，这是普通的低压无功补偿装置所不能达到的补偿效果。

6、实际应用效果及特点目前社会上普遍使用的无功补偿器结构一直是结构繁杂，体积大，智能化低，故障多，补偿效果一般。

针对上述问题，应用TDS—K3智能型低压无功自动补偿器，不仅效果好，而且解决了过去解决不了的难题。

其特点如下：6.1可靠性。

智能化减少了人工操作。

传统的无功补偿器出现过流、过压，不是烧坏器件，就是电容器鼓包或爆炸；而TDS智能无功自动补偿器拥有特殊技术解决这一难题，不需要人工再去维护。

如瓦轴公司一车间就出现老式补偿器起火，断电严重影响生产安全，自从使用了本产品，补偿后功率因数达到0.95以上，效果非常好。

6.2可变性。

分相补解决了三相负荷不平衡造成的因素,由于负载复杂多变，导致三相电流不平衡，各相缺乏无功也不平衡，按每相实际上缺乏无功分相补，这样补的够补的足，功率因数达0.98以上，这在沈阳供电公司、大连市农电局综合变台和特殊的用电客户都有大量应用，补偿后效果特别好。

6.3彻底性。

解决了无负载时二次线圈无电流，一次线圈有损耗，功率因数特低，在0.2左右，采取特别技术，所缺无功也能补上，功率因数达0.95以上。

如贺奇玻璃制造（大连）有限公司、普市广德机械公司等。

6.4准确性。

多台阶，分的细，级数多，级差小，补的准。

解决了负载工作太频繁，一般补偿器补不上，多家无功补偿厂家去做都失败，如大连华美格栅公司的点焊机负载、普市四达机械的铸铝冲压负载、大连鑫链包装公司、大连北方船舶公司等，由于工作变换频率过快，自从应用了TDS智能型无功补偿器都达标。

6.5艰巨性。

解决了一般无功补偿器对有谐波的负载补不上的难题，补不上造成烧开关、炸电器；而TDS智能型无功自动补偿器不但能补上，也不损坏电容器，如大连环宇铸钢有限公司等。