摘要：介紹了箱式變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置中智能集成電力電容器的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：箱式變電站；功率因數(shù)；電力電容器

1  前言

由于結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、外形美觀等原因，箱式變（包括美式箱芟和歐式箱變）的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 但箱式變?cè)谶\(yùn)行中普遍存在無(wú)功補(bǔ)償裝置中的電容器容量不足問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題導(dǎo)致在額定容量運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)偏低，達(dá)不到電力部門(mén)要求的0.9或以上的標(biāo)準(zhǔn)。由于箱式變的應(yīng)用較為廣泛，解決箱式變無(wú)功補(bǔ)償不足問(wèn)題對(duì)于提高供電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)損耗具有現(xiàn)實(shí)意義。

2  原因分析

箱式變結(jié)構(gòu)緊湊且體積小，補(bǔ)償電容器容量與變壓器容量比為1：5左右，達(dá)不到無(wú)功補(bǔ)償容量為變壓器容量的30%~40%的一般要求。當(dāng)負(fù)載偏重于感性時(shí)，使補(bǔ)償不足，功率因數(shù)不能達(dá)標(biāo)。如 630kVA箱式變電站，配置補(bǔ)償電容器為120kvar~ 130kvaro箱式變空間狹小，并為封閉型，使箱內(nèi)溫度偏高。根據(jù)規(guī)定，電容器補(bǔ)償?shù)沫h(huán)境溫度超過(guò)40℃時(shí)應(yīng)退出運(yùn)行。實(shí)測(cè)補(bǔ)償室內(nèi)溫度在額定負(fù)載運(yùn)行超過(guò)40℃，特別是夏天，環(huán)境溫度加上接觸器發(fā)熱引起溫度升高，筆者實(shí)測(cè)箱式變中溫度達(dá)60℃以上，對(duì)電容器組正常運(yùn)行不利。電容器組釆用熔斷器作短路及熱繼電器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。因補(bǔ)償室內(nèi)溫度偏高，常出現(xiàn)熱繼電器誤動(dòng)，致電容器組控制接觸器失電,斷路跳閘，補(bǔ)償電容器退出運(yùn)行，致無(wú)功補(bǔ)償不足。

3  傳統(tǒng)解決措施

保留電容器組熔斷器的短路保護(hù)，退岀過(guò)載保護(hù)，對(duì)熱繼電器控制回路常閉輔助觸點(diǎn)短接，防止因溫度高誤動(dòng)。在低壓室補(bǔ)償電容器下方裝低噪聲軸流風(fēng)機(jī)，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)，確保安全運(yùn)作。在感性負(fù)載集中處就地補(bǔ)償,或在箱式變附近加補(bǔ)償裝置。上述措施實(shí)施后，可以改善補(bǔ)償效果，明顯提高功率因數(shù)，使變壓器容量能得到充分利用。但實(shí)際上釆取以上解決問(wèn)題的同時(shí)，實(shí)質(zhì)上箱式變本身的無(wú)功補(bǔ)償能力并沒(méi)有得到解決（如加裝設(shè)備），同時(shí)帶來(lái)了高溫運(yùn)行不可靠性因素，加快了電容的老化和衰減，加裝了設(shè)備等于擴(kuò)大了投資。因此，超越原來(lái)的解決方法，在傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的原理和產(chǎn)品上進(jìn)行創(chuàng)新， 才是解決箱式變無(wú)功補(bǔ)償不足問(wèn)題的根本。經(jīng)過(guò)研究人員和企業(yè)研發(fā)人員的共同努力，通過(guò)產(chǎn)品創(chuàng)新， 一種全新的無(wú)功補(bǔ)償裝置——智能集成電力電容器應(yīng)運(yùn)而生。智能集成電力電容器因?yàn)榫哂懈叨燃?而小型化、過(guò)零投切耗能低、補(bǔ)償效果好等特點(diǎn)，從根本上解決了箱式變由于空間狹小、傳統(tǒng)接觸器投 切開(kāi)關(guān)產(chǎn)生熱量大等問(wèn)題，使箱式變能安裝足夠容量的補(bǔ)償裝置，解決無(wú)功補(bǔ)償不足的問(wèn)題。

4  智能集成電力電容器

隨著微電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)及通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，國(guó)外智能電器得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。電器向緊湊型、模塊化和組合化型式發(fā)展。智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、可靠性、可用性、可維性、節(jié)能、環(huán)保和安全成為智能電器發(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)展柜架上開(kāi)發(fā)出來(lái)的全新一代低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置。它由智能測(cè)控模塊、晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)模塊、線路保護(hù)模塊及電力電容器等組成，替代了原來(lái)由智能控制器、熔絲、 復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器及指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的成套自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝 置落后的控制器技術(shù)和落后的機(jī)械式接觸器或機(jī)電一體化開(kāi)關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù)，改變了傳 統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)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(wú)功補(bǔ)償設(shè)備具有補(bǔ)償效果更好、功耗更低、體積更小、節(jié)約成本更多、使用更靈活、維護(hù)更方便、使用壽命更長(zhǎng)及可靠性更高的特點(diǎn)，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭?。智能集成電力電容器的原理框圖如圖1所示。

5  智能集成電力電容器在箱式變應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

智能集成電力電容器不僅具有智能化程度高、補(bǔ)償效果優(yōu)化(實(shí)現(xiàn)混合補(bǔ)償)、過(guò)零投切技術(shù)，對(duì)箱式變來(lái)說(shuō)主要是它具有高度集成小型化、能耗小等特點(diǎn)，滿足了箱式變無(wú)功補(bǔ)償裝置空間小的特點(diǎn)，應(yīng)用起來(lái)效果良好，其優(yōu)勢(shì)如下。

（1）高度集成小型化，解決了因空間小補(bǔ)償不夠的問(wèn)題。由圖2、圖3及圖4可以直觀看到智能集成電力電容器與傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的比較。與同容量的補(bǔ)償設(shè)備相比，它占有空間不到原來(lái)的50%，接線節(jié)省80%。在箱式變中，原來(lái)同樣大小的空間，可以布置2倍以上原傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的容量，大大提高了箱式變的無(wú)功補(bǔ)償容量。

（2）低能耗，解決了運(yùn)行溫度高問(wèn)題。常規(guī)補(bǔ)償裝置接通補(bǔ)償電路需要交流接觸器，交流接觸器觸點(diǎn)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(jì)算)需消耗15W，一般每一路可接通 13kvar,相當(dāng)于近1kvar電容補(bǔ)償在開(kāi)關(guān)上就要消耗1W多的電能。而智能集成電力電容器釆用了磁保持繼電器，磁保持繼電器內(nèi)，銜鐵由永磁體吸持，電路接通后，不再消耗電能。箱式變空間小，又較密閉， 散熱條件差，由于原傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備使無(wú)功補(bǔ)償室溫度高，發(fā)熱量大，致使電容器運(yùn)行條件差，易引 熱繼電器動(dòng)作，使電容器退出運(yùn)行；還使電容器運(yùn)行條件差，造成電容使用壽命縮短。智能集成電力電容器因釆用磁保持繼電器，能耗低，無(wú)功補(bǔ)償室不會(huì)因此而溫升過(guò)高，這樣就解決了原來(lái)電容器因溫度高退出運(yùn)行、溫度高影響電容壽命等問(wèn)題。

（3）模塊化設(shè)計(jì)，安裝、檢修、擴(kuò)容方便。由于箱式變空間狹小，安裝和檢修箱式變非常困難，不便操作。智能集成電力電容器實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化， 取代了傳統(tǒng)的控制器、空氣開(kāi)關(guān)、交流接觸器、熱繼電器和電容器，將其合為一個(gè)整體，組屏安裝的時(shí)候釆用積木堆積方式。多臺(tái)電容器組屏安裝，生產(chǎn) 工時(shí)比傳統(tǒng)模式減少60%以上，同時(shí)減少80%連接線，減少80%的節(jié)點(diǎn)，柜內(nèi)簡(jiǎn)潔，在使用現(xiàn)場(chǎng)快速組裝。產(chǎn)品體積小，接線簡(jiǎn)單，隨著用電用戶電力負(fù)荷的增加，可以隨時(shí)增加電容器的數(shù)量，改變了常規(guī)模式因接線復(fù)雜，一成不變的局限性，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要，可以分期投資。產(chǎn)品本身高智能化、使用傻瓜化，安裝非常簡(jiǎn)單，易維護(hù)。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品面板上故障指示燈亮，只要拆下電容器，用新的換上，如同更換電池一樣方便。不需要專業(yè)電工，維修及時(shí)， 使補(bǔ)償效果大大提高，維護(hù)成本只有其他補(bǔ)償裝置的10%左右。

6 安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

AZC/AZCL系列智能電力電容補(bǔ)償裝置是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元，晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)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(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，具有補(bǔ)償效果更好，體積更小，功耗更低，價(jià)格更廉，節(jié)約成本更多，使用更加靈活，維護(hù)更方便，使用壽命更長(zhǎng)，可靠性更高的特點(diǎn)，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>

（1）AZC系列智能電容器采用晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)投切，較佳投切點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧通斷；完善的保護(hù)功能，集成在一個(gè)模塊內(nèi)，安裝方便。

AZC系列智能電容器選型：

（2）AZCL是在AZC基礎(chǔ)上，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，可有效解決諧波，避免諧振放大諧波，保護(hù)電容柜本身壽命。

AZCL系列智能電容器選型：

上述兩種智能電容器采用LCD液晶顯示器，可實(shí)時(shí)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(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等電參量。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找較佳投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧通斷；保證過(guò)零投切，無(wú)涌流、觸點(diǎn)不燒結(jié)、微能耗、無(wú)諧波；同時(shí)具有抗干擾、防雷擊和電源缺相、空載跳閘的保護(hù)功能，特別適用于無(wú)功補(bǔ)償時(shí)切換電容器，不需加裝散熱器。

7 總結(jié)

該產(chǎn)品在某電力系統(tǒng)多臺(tái)箱式變檢修中采用，安裝方便，運(yùn)行可靠，補(bǔ)償效果好，得到安裝人員和用戶的好評(píng)。在新項(xiàng)目箱式變的設(shè)計(jì)中也已被多家設(shè)計(jì)單位釆用，尤其在美式箱變中，其優(yōu)勢(shì)更加突出。

【參考文獻(xiàn)】

• 王和忠.箱式變新型無(wú)功補(bǔ)償裝置中智能集成電力電容器的應(yīng)用[J].變壓器，2009，46（3）
• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版
• 安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理選型手冊(cè).2019.11版