摘要：介紹了箱式變電站無功補償裝置中智能集成電力電容器的組成、特點及應用情況。
關鍵詞：箱式變電站；功率因數；電力電容器
1 前言
由于結構緊湊、占地少、外形美觀等原因，箱式變（包括美式箱芟和歐式箱變）的應用越來越廣泛。 但箱式變在運行中普遍存在無功補償裝置中的電容器容量不足問題。這個問題導致在額定容量運行時功率因數偏低，達不到電力部門要求的0.9或以上的標準。由于箱式變的應用較為廣泛，解決箱式變無功補償不足問題對于提高供電系統及負載的功率因數，降低電網損耗具有現實意義。
2 原因分析
箱式變結構緊湊且體積小，補償電容器容量與變壓器容量比為1：5左右，達不到無功補償容量為變壓器容量的30%~40%的一般要求。當負載偏重于感性時，使補償不足，功率因數不能達標。如 630kVA箱式變電站，配置補償電容器為120kvar~ 130kvaro箱式變空間狹小，并為封閉型，使箱內溫度偏高。根據規定，電容器補償的環境溫度超過40℃時應退出運行。實測補償室內溫度在額定負載運行超過40℃，特別是夏天，環境溫度加上接觸器發熱引起溫度升高，筆者實測箱式變中溫度達60℃以上，對電容器組正常運行不利。電容器組釆用熔斷器作短路及熱繼電器進行過載保護。因補償室內溫度偏高，常出現熱繼電器誤動，致電容器組控制接觸器失電,斷路跳閘，補償電容器退出運行，致無功補償不足。
3 傳統解決措施
保留電容器組熔斷器的短路保護，退岀過載保護，對熱繼電器控制回路常閉輔助觸點短接，防止因溫度高誤動。在低壓室補償電容器下方裝低噪聲軸流風機，自動控制風機，確保安全運作。在感性負載集中處就地補償,或在箱式變附近加補償裝置。上述措施實施后，可以改善補償效果，明顯提高功率因數，使變壓器容量能得到充分利用。但實際上釆取以上解決問題的同時，實質上箱式變本身的無功補償能力并沒有得到解決（如加裝設備），同時帶來了高溫運行不可靠性因素，加快了電容的老化和衰減，加裝了設備等于擴大了投資。因此，超越原來的解決方法，在傳統無功補償裝置的原理和產品上進行創新， 才是解決箱式變無功補償不足問題的根本。經過研究人員和企業研發人員的共同努力，通過產品創新， 一種全新的無功補償裝置——智能集成電力電容器應運而生。智能集成電力電容器因為具有高度集成 而小型化、過零投切耗能低、補償效果好等特點，從根本上解決了箱式變由于空間狹小、傳統接觸器投 切開關產生熱量大等問題，使箱式變能安裝足夠容量的補償裝置，解決無功補償不足的問題。
4 智能集成電力電容器
隨著微電子技術、數字控制技術及通信與網絡技術的高速發展和廣泛應用，國外智能電器得到了長足的發展。電器向緊湊型、模塊化和組合化型式發展。智能化、集成化、網絡化、可靠性、可用性、可維性、節能、環保和安全成為智能電器發展的主流。智能集成電力電容器正是在智能電器總體發展柜架上開發出來的全新一代低壓無功補償裝置。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，替代了原來由智能控制器、熔絲、 復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器及指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的成套自動無功補償裝置。改變了傳統無功補償裝 置落后的控制器技術和落后的機械式接觸器或機電一體化開關作為投切電容器的投切技術，改變了傳 統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、功耗更低、體積更小、節約成本更多、使用更靈活、維護更方便、使用壽命更長及可靠性更高的特點，適應了現代電網對無功補償的更高要求。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用的優勢
智能集成電力電容器不僅具有智能化程度高、補償效果優化(實現混合補償)、過零投切技術，對箱式變來說主要是它具有高度集成小型化、能耗小等特點，滿足了箱式變無功補償裝置空間小的特點，應用起來效果良好，其優勢如下。
（1）高度集成小型化，解決了因空間小補償不夠的問題。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無功補償設備的比較。與同容量的補償設備相比，它占有空間不到原來的50%，接線節省80%。在箱式變中，原來同樣大小的空間，可以布置2倍以上原傳統無功補償設備的容量，大大提高了箱式變的無功補償容量。
（2）低能耗，解決了運行溫度高問題。常規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)需消耗15W，一般每一路可接通 13kvar,相當于近1kvar電容補償在開關上就要消耗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，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，由于原傳統無功補償設備使無功補償室溫度高，發熱量大，致使電容器運行條件差，易引 熱繼電器動作，使電容器退出運行；還使電容器運行條件差，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，無功補償室不會因此而溫升過高，這樣就解決了原來電容器因溫度高退出運行、溫度高影響電容壽命等問題。
（3）模塊化設計，安裝、檢修、擴容方便。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現了標準化、模塊化， 取代了傳統的控制器、空氣開關、交流接觸器、熱繼電器和電容器，將其合為一個整體，組屏安裝的時候釆用積木堆積方式。多臺電容器組屏安裝，生產 工時比傳統模式減少60%以上，同時減少80%連接線，減少80%的節點，柜內簡潔，在使用現場快速組裝。產品體積小，接線簡單，隨著用電用戶電力負荷的增加，可以隨時增加電容器的數量，改變了常規模式因接線復雜，一成不變的局限性，適應企業發展的需要，可以分期投資。產品本身高智能化、使用傻瓜化，安裝非常簡單，易維護。若發現產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。不需要專業電工，維修及時， 使補償效果大大提高，維護成本只有其他補償裝置的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償裝置是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、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和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。改變了傳統無功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式，具有補償效果更好，體積更小，功耗更低，價格更廉，節約成本更多，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，適應了現代電網對無功補償的更高要求。
（1）AZC系列智能電容器采用晶閘管復合開關投切，較佳投切點，實現無弧通斷；完善的保護功能，集成在一個模塊內，安裝方便。
AZC系列智能電容器選型：
（2）AZCL是在AZC基礎上，串接合適電抗率（7%適用于5/7次以上諧波環境，14%適用于3/5/7次以上諧波環境）的電抗，可有效解決諧波，避免諧振放大諧波，保護電容柜本身壽命。
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，可實時顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等電參量。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找較佳投入（切除）點，實現無弧通斷；保證過零投切，無涌流、觸點不燒結、微能耗、無諧波；同時具有抗干擾、防雷擊和電源缺相、空載跳閘的保護功能，特別適用于無功補償時切換電容器，不需加裝散熱器。
7 總結
該產品在某電力系統多臺箱式變檢修中采用，安裝方便，運行可靠，補償效果好，得到安裝人員和用戶的好評。在新項目箱式變的設計中也已被多家設計單位釆用，尤其在美式箱變中，其優勢更加突出。
【參考文獻】
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