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安科瑞智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓I(yè)應(yīng)用介紹 安科瑞 許敏

 更新時(shí)間:2024-06-12 點(diǎn)擊量:161

摘要:低壓配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償是電能質(zhì)量治理的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償中,響應(yīng)速度較慢,補(bǔ)償電流呈階梯式,存在過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ)的現(xiàn)象,有時(shí)未必能到達(dá)理想的效果。為了解決這一問(wèn)題,人們提出了一種無(wú)功補(bǔ)償綜合控制方法,通過(guò)采集電力系統(tǒng)中的電壓、電流及功率,實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制LC(電容電抗)和SVG(靜止無(wú)功發(fā)生器)模塊進(jìn)行混合補(bǔ)償,又稱智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償,可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電流的連續(xù)輸出。將此方案應(yīng)用于工程實(shí)際中,結(jié)果表明該方案可以有效地改善供電質(zhì)量、提高系統(tǒng)功率因數(shù)。

關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量;無(wú)功補(bǔ)償綜合控制;LC;靜止無(wú)功發(fā)生器;智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償

0  引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化的不斷發(fā)展,陶瓷生產(chǎn)行業(yè)的整體用電量激增,但同時(shí)也帶來(lái)了一系列的電能質(zhì)量問(wèn)題,陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的主要負(fù)荷有滾壓成型機(jī)、球磨機(jī)等,例如球磨機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)。由于原材料體積不規(guī)則,球磨機(jī)運(yùn)行沖擊電流較大,同時(shí)產(chǎn)生3、5、7次等諧波,導(dǎo)致傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償響應(yīng)跟不上、電容器損壞較多、功率因數(shù)較低,影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定,

 

1  無(wú)功補(bǔ)償概述

在交流電力系統(tǒng)中,絕大多數(shù)負(fù)載都是感性負(fù)載,如變壓器、電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、空調(diào)等,其等效電路可看作電阻R和電感L的串聯(lián)電路,如下圖4所示。


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由圖5的相量圖可知,沒(méi)有投入電容C時(shí),電壓U和電流I的相位角為φ1,投入電容C后,電壓U和電流I的相位角為φ2,電壓電流的相位角減小了,則系統(tǒng)的功率因數(shù)得到了提升。當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí),感性負(fù)荷吸收能量;而感性負(fù)荷釋放能量時(shí),容性負(fù)荷吸收能量,能量在兩種負(fù)荷之間交換,如圖6所示。這樣,感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可從容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償,不僅可以提高功率因數(shù)和系統(tǒng)電壓,還能有效地減少系統(tǒng)電能損耗。

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從無(wú)功相位角度進(jìn)行分析,純阻性負(fù)載的電壓和電流同相位,感性負(fù)載的電壓超前電流,容性負(fù)載的電壓滯后電流,如圖7所示。

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2  無(wú)功補(bǔ)償?shù)男问?/span>

2.1  LC無(wú)功補(bǔ)償

LC無(wú)功補(bǔ)償屬于傳統(tǒng)的電容補(bǔ)償,工作時(shí)并聯(lián)在電力系統(tǒng)中,根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化,控制電力電容器投切進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。其原理為:通過(guò)CT采集電壓、電流信號(hào),再由控制器計(jì)算出投切方案,控制投切開(kāi)關(guān)(復(fù)合開(kāi)關(guān)、晶閘管開(kāi)關(guān)等)對(duì)各組電力電容器進(jìn)行投切。如圖8所示。

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2.2  SVG無(wú)功補(bǔ)償

SVG屬于有源型無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,它將三相橋式電路通過(guò)電抗器并聯(lián)到電網(wǎng),根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功功率,通過(guò)IGBT功率變換器輸出滿足要求的容性或感性基波電流,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償,不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ)現(xiàn)象,且補(bǔ)償平滑,不會(huì)產(chǎn)生對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的涌流沖擊。其原理如圖9所示。

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2.3  智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償

LC補(bǔ)償在負(fù)荷變化較快或存在沖擊負(fù)荷的場(chǎng)合無(wú)法做到快速響應(yīng),易出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ),其次LC補(bǔ)償裝置中的并聯(lián)電容器對(duì)諧波電流具有放大作用,容易引起系統(tǒng)諧振,但在成本上較為經(jīng)濟(jì)。SVG可對(duì)感性和容性無(wú)功進(jìn)行連續(xù)快速補(bǔ)償,避免過(guò)補(bǔ)和欠補(bǔ)的發(fā)生,且不會(huì)與系統(tǒng)或負(fù)載設(shè)備產(chǎn)生諧振,適用于負(fù)載快速變化的場(chǎng)合,但其成本也相對(duì)較高。

鑒于上述兩種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn),人們通過(guò)研究設(shè)計(jì)出來(lái)一種用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)男滦碗娏﹄娮友b置——智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。它采用了一種無(wú)功補(bǔ)償綜合控制方法,加入控制器來(lái)控制SVG模塊和LC模塊投切,用SVG模塊的快速響應(yīng)、準(zhǔn)確補(bǔ)償?shù)奶匦詠?lái)彌補(bǔ)LC模塊響應(yīng)速度慢、分級(jí)補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn),相對(duì)于全SVG補(bǔ)償又降低了成本。其補(bǔ)償原理如圖10所示,檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的電壓和電流,經(jīng)指令電流運(yùn)算電路計(jì)算得出補(bǔ)償電流的指令信號(hào),該信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大,得出補(bǔ)償電流,然后通過(guò)控制器控制SVG模塊先行投入補(bǔ)償,隨后投入LC模塊,調(diào)節(jié)SVG模塊輸出電流以滿足無(wú)功需求,使功率因數(shù)達(dá)到設(shè)定值。

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LC補(bǔ)償(電容補(bǔ)償)和LC+SVG補(bǔ)償(智慧型無(wú)功補(bǔ)償)的補(bǔ)償曲線對(duì)比如圖11、圖12所示。

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3  智慧型無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓I(yè)應(yīng)用案例

江蘇某陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的主要負(fù)荷為球磨機(jī),在運(yùn)行時(shí)的電流沖擊很大,現(xiàn)場(chǎng)諧波以3、5、7次為主,影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定,導(dǎo)致補(bǔ)償電容器損壞較多、系統(tǒng)功率因數(shù)較低?,F(xiàn)場(chǎng)配電房的變壓器容量為1600kVA,原電容柜裝機(jī)容量300kvar。智慧型無(wú)功補(bǔ)償方案應(yīng)用前后的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)如圖14、圖15所示。

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根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況,我們采用安科瑞LC+SVG綜合控制的智慧型無(wú)功補(bǔ)償方案,由前期測(cè)量數(shù)據(jù)估算所需整柜容量為500kvar(兩臺(tái)250kvar,主輔柜),另外考慮現(xiàn)場(chǎng)諧波以3、5、7次為主,LC電容補(bǔ)償采用電抗率14%的電抗器與補(bǔ)償電容進(jìn)行串聯(lián)匹配,更能有效的抑制諧波和保護(hù)電容器。通過(guò)控制器協(xié)調(diào)ANSVG-S-G 100kvar模塊與電容器同時(shí)進(jìn)行無(wú)功輸出,對(duì)比治理前后的數(shù)據(jù),功率因數(shù)由0.87提升到0.98,因?yàn)镾VG在無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)也能治理部分諧波,所以B相的電流畸變率由原來(lái)的23.28%降低到9.06%,達(dá)到了明顯的治理效果。表1為單臺(tái)裝機(jī)容量250kvar智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要設(shè)備元件的配置方案。

表1-單臺(tái)250kvar智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要設(shè)備元件配置方案

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注:此表為主柜主要設(shè)備元件,主、輔柜共用一個(gè)綜合補(bǔ)償控制器,輔柜其它元件同主柜。

   

4  結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)安科瑞智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方案進(jìn)行了簡(jiǎn)述,該方案融合了LC補(bǔ)償和SVG補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì),實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制電容器和SVG補(bǔ)償模塊進(jìn)行混合無(wú)功補(bǔ)償,確保了無(wú)功補(bǔ)償?shù)目焖傩?、連續(xù)性和準(zhǔn)確性,同時(shí)方案成本也能被大多數(shù)企業(yè)所接受。通過(guò)工程實(shí)際案例的應(yīng)用,對(duì)比方案前后的治理效果,提高了系統(tǒng)功率因數(shù),同時(shí)也治理了諧波,改善了企業(yè)的用電環(huán)境,降低了企業(yè)電能質(zhì)量治理投入的大成本,有利于企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn),為企業(yè)創(chuàng)造了價(jià)值。



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