摘要：本文詳細介紹了低壓智能電力電容器的強大功能，并通過在企業(yè)的實際應(yīng)用，證明了它的無功跟蹤補償與調(diào)諧濾波的效果，從而為企業(yè)減少電能損耗和電費開支，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：低壓智能，無功補償，調(diào)諧濾波

隨著我國智能電氣化電網(wǎng)的迅速發(fā)展，低壓電器智能化也應(yīng)運而生，“低壓智能電力電容器” 就是其中的一個能者。它以強大的功能優(yōu)勢贏得了市場，取得了用戶的信任與好評。自低壓智能電力電容器問世以來，逐步取代常規(guī)型低壓無功補償裝置，迅速成為用戶低壓電網(wǎng)運行的“保護神”。

一、低壓智能電力電容器的功能

低壓智能電力電容器，實際上是一套微型化低壓智能無功補償與調(diào)諧濾波裝置。它以二臺（△型）或一臺（Y 型）無油化低壓電力電容器為主體，采用微型電子元件技術(shù)、微型傳感器技術(shù)、微型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電器制造技術(shù)，將智能組件、控制器、濾波器，電抗器、電流互感器、熱繼電器、熔斷器及避雷器等元件微型化，安裝在電容器的上方，用一個約7cm高的蓋子覆蓋著。由于整機體積很小，突出顯示的是電容器，所以稱它為“低壓智能電力電容器”。

現(xiàn)場安裝時，在低壓進線柜的進線端加裝三只小型 CT，將二次線引入電容器，即可實現(xiàn)如下功能：

（1）智能網(wǎng)絡(luò)控制功能

自動檢測及跟蹤系統(tǒng)無功功率的變化，自動投切電容器組。投切方法是：容量相同的電容器，按循環(huán)投切原則進行投切；容量不同的電容器，按適補原則進行投切；先投先切，先退先投；電容器運行溫度低時先投，溫度高時先退。補償工況恒定時，電容器每15min循環(huán)投切一次，避免單只電容器長時間投運。

（2）快速投切電容器功能

動作開關(guān)選用無觸點過零投切開關(guān)，配合的快速控制器，實現(xiàn)過零投切，動作時間縮短到1S，動態(tài)追蹤補償系統(tǒng)所缺少的無功功率，力爭使線損降到低水平。

（3）測量功能

可測量系統(tǒng)電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數(shù)；實現(xiàn)CT相位與變比自動測量和校正；可測量各臺電容器的三相電流和體內(nèi)溫度。

（4）分相補償功能

分相補償型電容器可對各相上的電容器進行分別投切，提高對系統(tǒng)無功功率的補償精度，使三相無功功率不平衡的系統(tǒng)得到了良好的補償。

（5）保護功能

電容器有過電流速切保護，過電壓、欠電壓保護，過溫、斷相保護，三相電流不平衡保護。當(dāng)電容器內(nèi)部溫度超過65℃時，電容器會整機退出運行，確保系統(tǒng)。

（6）信號功能

電容器能夠顯示投切狀態(tài)，過補償、欠補償狀態(tài)，過電壓、欠電壓狀態(tài)，具有保護動作類型及自診斷故障類型等的燈光信號。

（7）通信功能

電容器和控制器之間采用RS485通信連接，便于大量采集數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)及與外設(shè)監(jiān)控終端進行信息交換，構(gòu)成系統(tǒng)工作。

（8）顯示功能

在電容器頂蓋的前方，有一個液晶顯示屏，對電容器投切狀態(tài)、系統(tǒng)電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)及電容器內(nèi)部溫度等參數(shù)都能顯示出來。

（9）故障自診斷功能

電容器智能控制元件，能對本體各項運行參數(shù)進行自診斷，一旦出現(xiàn)故障，整機快速響應(yīng)， 退出運行。

（10）濾波功能

能夠有效消除高次諧波和涌流。對高次諧波形成一個低阻抗通道，可吸收、泄放高次諧波， 消除高次諧波對電容器的影響，防止電容器過熱、絕緣介質(zhì)老化及自愈性能下降等不利因素的發(fā)生。對存在大型諧波源的用戶，還要加裝干式電抗器、溫控風(fēng)扇和人機面板等器件，整機裝在一個體積為370mm*280mm*280mm的小箱體內(nèi)。

二、低壓智能電力電容器的實用技術(shù)

1、用戶用電情況調(diào)查

在使用低壓智能電力電容器之前，首先要對用戶進行用電調(diào)查、摸底。山東神力索具有限公司是一家中型企業(yè)，供電電壓為10KV,屬于高供高計用戶。配電室有2500KVA變壓器兩臺，總?cè)萘繛?000KVA。主要用電設(shè)備是中頻加熱爐（大型諧波源）、鍛造機、沖床、橋式起重機及壓縮機等。配電室的0.4KV母線上裝有無功補償裝置，補償電容器為普通油浸式，總?cè)萘?90Kvar。投切方式采用交流接觸器，無任何調(diào)諧濾波措施。因此，經(jīng)常發(fā)生電容器熔絲燒斷、鼓肚、漏油及容量衰減等現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：①電網(wǎng)諧波含量大，造成無功補償裝置故障，經(jīng)常停運進行維修、更換零器件，甚至停運數(shù)天。②因功率因數(shù)太低，供電部門每月都要加收“ 功率因數(shù)調(diào)整電費”，造成電費開支大，企業(yè)效益低。③由于功率因數(shù)低，變壓器及線路電能損耗大，影響企業(yè)經(jīng)濟效益。

2、現(xiàn)場測量用電系統(tǒng)功率因數(shù)

在無功補償裝置投運的情況下，通過現(xiàn)場實際測量，得出該公司用電系統(tǒng)的平均功率因數(shù)為0.8745。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，該公司的功率因數(shù)應(yīng)在0.90以上。因達不到規(guī)定要求，供電部門按照《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》中的規(guī)定，每月對該用戶加收“ 功率因數(shù)調(diào)整電費”，使該公司月電費比正常用電高出1萬多元。

3、現(xiàn)場測量用電系統(tǒng)高次諧波

經(jīng)現(xiàn)場測量，該公司2500KVA主變壓器0.4KV母線諧波數(shù)據(jù)如下表所示。

諧波測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的5次、7次及11次諧波較大。根據(jù)GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的規(guī)定，該系統(tǒng)的電壓、電流諧波總含量都嚴(yán)重超標(biāo)。這是造成電容器等元器件損壞的主要原因。

4、制定改造方案

由于原無功補償裝置沒有濾波功能和快速投切功能，已不適應(yīng)在中頻加熱爐（大型諧波源） 和鍛造機、沖床等負荷突變的設(shè)備上應(yīng)用，應(yīng)該淘汰舊的無功補償裝置，更換為低壓智能電力電容器。根據(jù)現(xiàn)場的實際測量數(shù)據(jù)，有功負荷為890KW，日負荷曲線比較平穩(wěn)。在投入原無功補償裝置后，功率因數(shù)為0.85。安裝低壓智能電力電容器后，功率因數(shù)計劃達到0.98。計算所需補償無功功率計算公式為

式中，Q為需補償無功功率，Kvar；P為有功功率，KW；cosφ1為補償前功率因數(shù)；cosφ2為補償后功率因數(shù)。

補償容量為：590Kvar（原補償容量）+370Kvar=960Kvar。需選用低壓智能調(diào)諧濾波電力電容器，單組容量為為40Kvar，共24組。

5、改造后的經(jīng)濟效益計算

（1）計算無功功率補償后節(jié)約的經(jīng)濟價值

根據(jù)GB/T 12407-2006《三相異步電動機經(jīng)濟運行》中的有關(guān)規(guī)定，選擇無功經(jīng)濟當(dāng)量，并計算采取無功功率補償后所節(jié)約的經(jīng)濟價值。

△Po=K_Q*Q

式中，△Po為無功功率補償后節(jié)約的有功功率，KW；K_Q為無功經(jīng)濟當(dāng)量，Kw/Kvar。

該工廠變壓器屬于三級變壓器，查得K_Q取0.08-0.1，取中間值，得K_Q=0.09。已知Q=960Kvar，補償無功功率后節(jié)約的有功功率為

△Po=K_Q*Q=86.4KW

每天節(jié)約電能為2074KWh。該公司的平均電價為0.7元/KWh，計算一天可增加經(jīng)濟收入1452元，年增加經(jīng)濟收入為529980元。

（2）計算功率因數(shù)提高后免收的“功率因數(shù)調(diào)整電費”

根據(jù)電力部門《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》的規(guī)定，要求功率因數(shù)達到0.9以上的用戶，每低于0.01則需增收應(yīng)繳電費的0.5%，無下線。該公司原功率因數(shù)為0.85， 低于要求功率因數(shù)0.90，應(yīng)增收應(yīng)繳電費的2.5%。即每天應(yīng)繳功率因數(shù)調(diào)整電費為373.8元，年應(yīng)繳“功率因數(shù)調(diào)整電費”為136437元。功率因數(shù)提高后，免收了“功率因數(shù)調(diào)整電費”，每年可為企業(yè)增收136437元。合計節(jié)能金額666417元。

該公司采用低壓智能電力電容器進行無功補償和調(diào)諧濾波后，每年可增加經(jīng)濟收入66.6萬元，三個月就可收回全部投資。該項工程自2010年4月投運以來，運行情況良好。電容器沒有出現(xiàn)斷保險、發(fā)熱及鼓肚等現(xiàn)象，電力部門沒有再加收“ 功率因數(shù)調(diào)整電費”，用戶非常滿意。

三、安科瑞AZC/AZCL智能電力電容器產(chǎn)品介紹

3.1概述

AZC系列智能電容器是0.4KV、50Hz 低壓配電節(jié)能、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成。替代常規(guī)由熔絲、 復(fù)合開關(guān)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(dǎo)線連接而組成的自動無功補償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，從而使新一代低壓無功補償設(shè)備具有補償效果更好，體積更小，功耗更低，價格更廉，節(jié)約成本更多，使用更加靈活，維護更方便，使用壽命更長，可靠性更高的特點，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/span>

AZC系列智能電容器采用定制段式LCD液晶顯示器，可實時顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度。

在AZC基礎(chǔ)上，AZCL系列智能集成式電力電容補償裝置串接合適電抗率（7%適用于5/7次以上諧波環(huán)境，14&適用于3/5/7次以上諧波環(huán)境）的電抗，可有效抵制諧波，避免諧振放大諧波，保護電容柜本身壽命。

3.2應(yīng)用場合

醫(yī)院類、商業(yè)、數(shù)據(jù)、變頻器行業(yè)、光伏行業(yè)、港口/油田類、化工/冶煉類...

3.3安科瑞AZC/AZCL系列智能電容器的選型

AZC智能電力電容補償裝置

AZCL智能集成式電力電容補償裝置

四、結(jié)束語

低壓智能電力電容器，是當(dāng)前比較理想的微型低壓無功補償和調(diào)諧濾波裝置，它以功能強大、質(zhì)量可靠、運行穩(wěn)定、節(jié)能及消除諧波效果明顯為優(yōu)勢，不斷得到用戶的信賴和肯定。同時，低壓智能電力電容器的應(yīng)用也是對多年來一直使用交流接觸器投切補償電容器的一次重大突破。

【參考文獻】

• *普.低壓智能電力電容器實用技術(shù)[J].電氣應(yīng)用.建筑電氣，2011年第30卷第2期
• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版
• 安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理選型手冊.2019.11版