浅谈智能低压电容器的功能与应用

浅谈智能低压电容器的功能与应用

        一、发展背景
        目前，由于无功补偿严重不足，配电网线损在大多数电网线损中占很大比例。按照“统筹规划、合理部局、分级补偿、就地平衡”的原则，开发应用新型低压无功补偿，实现无功就地平衡，降低线损，是改善电源质量°
        为建设节约型社会，《国民经济和社会发展“十一五”规划纲要》提出了降低单位国内生产总值（GDP）能耗等一系列资源节约约束性指标“十一五”期间增长20%左右。 .提出加强资源节约和循环利用技术的科技攻关和产业化，开发和推广资源节约和综合利用技术，加快资源节约新技术、新产品、新材料的推广应用。电力系统的无功平衡，尤其是配电网系统的无功平衡，是减少电力线路损耗、提高供电质量的一种更为直接有效的技术手段。
        现有的无功补偿多采用一台无功补偿控制器控制多个电容器完成投切。这种控制结构虽然简单，但如果配电变压器测控终端在使用过程中出现故障，电容器将无法继续使用，影响供电系统的正常供电。同时，现有的无功补偿箱还存在结构复杂、线路连接杂乱、体积大、维护复杂等问题。
        智能低压电器是智能电力系统的基础。近年来，随着微机电子技术、数字控制技术、通信和网络技术的快速发展和广泛应用，国内外智能电器取得了长足的发展。电器正朝着集成化、模块化、智能化的方向发展。智能化、集成化、网络化、可靠性、可用性、可维护性、节能环保、**已成为智能家电发展的主流。智能低压电容器是在智能电器整体发展的基础上发展起来的新一代低压无功补偿装置。它由测控单元、可控硅复合投切单元、保护单元和电力电容器组成。可替代原有的智能控制器、熔断器、复合开关或机械接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等。它是一套完整的无功补偿装置，在柜内和柜面之间通过导线连接。改变了传统无功补偿装置的后向控制器技术和后向机械接触器或机电一体化开关作为投切电容器的投切技术，改变了传统无功补偿装置笨重笨重的结构模式，从而使新一代低压无功补偿设备具有补偿效果更好、功耗更低、体积更小、更节省成本、使用更灵活、维护更方便、使用寿命更长、可靠性更高的特点。适应现代电网对无功补偿的更高要求。
         2、智能低压电容器的结构
        智能低压电容器为电网提供了一种能够独立进行无功补偿的小型智能电器，克服了现有技术的不足。它包括智能电容器外壳，其中集成了低压塑壳断路器、可控硅复合开关、智能测控单元和低压自愈电容器，外壳装有进线端和一个出口端。
        智能低压电容器原理图如图1所示，集成测控单元是智能低压电容器的核心。为智能电容器的晶闸管复合开关提供投切依据，发出投切指令，监测电容器的温度，监测电路的工作状态等，上传智能低压电容器的运行状况和采样数据通过网络总线（RS485）接口到上级传输设备，*终到达用户的后台管理系统。
        三、智能低压电容器的作用
        与现有的传统无功补偿技术相比，智能低压电容器具有对采集到的信号进行处理和执行的能力，在配变测控终端发生故障时仍能稳定准确地继续工作，实现自动低电压功能。 -电压无功补偿。个别电容出现故障后，会自动退出，不影响其他电容的工作。智能低压电容器的进出线端子为插入式端子，便于线路连接，提高安装维护速度。 .测控单元可以测量每个电容器的内部温度和每个电容器的三相电流，进而实现电容器的过温保护和过流、缺相、三相不平衡、漏电流保护。每个电容器，并可以实现从控制器的保护，将电器切换到电完整的容器自诊断功能。电容器的过温反映了工作过压、过谐波、环境过温及自身漏电流等，设置过温保护，有效延长电容器的使用寿命。完备的自诊断功能，减少了用户的操作和检查工作量，便于设备故障的自查找和处理；并具有过零切换功能，即开启电压过零电容，切断电流过零电容，达到100万次可靠切换。同时具有体积小、节能、扩展方便等优点。在经济条件有限时，无需安装配变测控终端即可独立使用，具有良好的使用和推广价值。
        该补偿装置具有三相共同补偿、单相单独补偿和单三相混合补偿功能。总补偿容量和单独补偿容量不限于控制通道的数量。组数可达40组，可随意组合。当不平衡时，成套无功补偿装置可以改变公共补偿容量和分补偿容量的配置，也可以根据现场情况增加或减少公共补偿或分补偿电容的容量，使更能适应现场条件的变化，更有效。三相不平衡的改善。
         3.1 先进的无功补偿算法，防止投切和振荡
        智能低压电容器可根据低压配电变压器侧无功，实时监测计算配电变压器低压侧电压、电流的无功不足、电压值、谐波含量以电力需求为判断依据，以电压值为边界，以谐波含量为约束条件，以谐波含量、温度等为保护条件，自动投切电容器，可有效避免轻载开关振荡和重载高功率因数情况下的欠补偿。模糊算法优化循环切换，提高设备使用寿命。对影响电容器使用寿命的参数，设置相应的开关次数、工作时间、温度等权重。每次切换前都会重新计算权重，并根据新的权重确定切换。切断电容器。
         3.2 晶闸管复合开关过零投切
        每次开关在电压为零时接通，在电流为零时切断。开关过程中没有浪涌电流，减缓了电容器的容量衰减。零开关和非零开关对电容器衰减率的影响如图2所示。
         3.3 智能网络
        聪明的低压电容器组网示意图如图3所示。智能型低压电容器作为无功投切的主控单元，通过内部单片机和三相独立采样技术可实现自动组网，并生成控制主机。无功补偿控制主机的冗余设计保证了无功补偿的可靠运行。模块化设计和自动组网方式，使无功配置更改灵活，维护方便。可根据配电变压器的运行参数开启和关闭无功补偿。
        当任一智能低压电容器组网损坏退出运行时，其余智能低压电容器组可自动重新组网，生成控制主机，进行无功补偿智能投切，不影响正常运行其他电容器的容量，保证了设备的运行 可靠性也使设备能够在后期根据实际无功不足情况灵活调整无功补偿容量。添加和退出智能电容无需任何设置，设备自动更新配置，无故障瓶颈，可靠性高。
        为减小投切步长，增加补偿级数，常用的互补型智能低压电容器各由两个不同容量的△接电容器C1、C2组成，三相ABC呈阶梯状。 ;每个分补偿电容由一个Y接电容组成，C1、C2、C3分别对A、B、C三相进行补偿。整个微机电容网络可接40组电容。如果每个智能低压电容器的容量为40kvar，则可达1600kvar。这与受限于控制器控制回路数量的传统无功功率补偿是不可比的。
         3.4 准确的状态检测和故障定位
        每个智能低压电容器都有一个用于开关状态检测和电容器内部温度检测的传感器。
        当智能低压电容温度传感器检测到温度超过设定值（温度检测精度±1℃）时，迅速切断超温电容，阻断超温，直至温度降低比**值。可清晰查看现场及主站超温电容所在变压器，准确定位装置内超温智能低压电容，方便运维人员准确了解无功补偿装置的运行状况。
        每次打开和关闭时，像这样切换状态检测传感器会检测开关的状态，以确保开关的状态为真。如果切换状态与命令状态不一致，切换会被阻塞，重试切换不成功会报告切换失败。故障开关可在现场和主站清晰查看，装置内故障开关可准确定位，便于运维人员准确了解无功补偿装置的运行情况。