新型DTSC系列無(wú)觸點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償裝置

李偉華，趙曉君，李亞娟

（1. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 動(dòng)能供應(yīng)公司，黑龍江 哈爾濱 150036；2. 哈爾濱泰來(lái)推力軸承有限公司，黑龍江 哈爾濱150036；3. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 南直軸承分廠，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

眾所周知，采用無(wú)功補(bǔ)償裝置是改善電網(wǎng)質(zhì)量，提高功率因數(shù)的有效的方法。在無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切方式上，大致可分為兩種方式，即采用交流接觸器投切和采用無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)投切。目前，對(duì)無(wú)功的補(bǔ)償大多采用交流接觸器作為投切開關(guān)，通過(guò)控制投入電容器組的數(shù)量對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。由于受到接觸器操作頻率、使用壽命等因素影響，還存在很多不盡如人意之處：一是投切速度慢，如電焊機(jī)，工作周期才0.25秒，期間還有幾十秒的停頓，而無(wú)功也是無(wú)規(guī)則的變化，這種以接觸器作為投切開關(guān)的補(bǔ)償裝置投切速度很難與負(fù)荷變化的速度相適應(yīng)，造成系統(tǒng)功率因數(shù)不穩(wěn)定；二是投切浪涌電流大，較大的操作過(guò)電壓造成電容器過(guò)電壓或過(guò)電流；三是對(duì)快速頻繁波動(dòng)的沖擊性負(fù)荷產(chǎn)生的無(wú)功功率不能有效補(bǔ)償，不能解決這種負(fù)荷所帶來(lái)的電壓不穩(wěn)定及快速變化。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率器件已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的設(shè)備和系統(tǒng)中。尤其是可控硅在交流調(diào)壓、開關(guān)等方面被廣泛采用，從而為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器的全面發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，DTSC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置就是在這種條件下發(fā)展起來(lái)的新型無(wú)功補(bǔ)償裝置，其響應(yīng)時(shí)間小于20ms，投切次數(shù)沒(méi)有限制，極大的提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

2 DTSC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置

該裝置主要由HF-100補(bǔ)償控制器、可控硅開關(guān)閥組、L-C濾波電容器組及相應(yīng)的電器元件組成。

2.1 HF-100補(bǔ)償控制器

該裝置的控制核心采用高速工業(yè)級(jí)DSP芯片，指令執(zhí)行周期為6.67ns，能夠滿足系統(tǒng)對(duì)快速性的要求，能夠根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并計(jì)算無(wú)功功率和電壓控制要求自動(dòng)輸出投切和調(diào)節(jié)信號(hào)，自動(dòng)補(bǔ)償無(wú)功功率，不需要人工干預(yù)，HF-100 補(bǔ)償控制器特點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立的控制與監(jiān)測(cè)保護(hù)模塊，使動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償成套裝置實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)投切控制。相關(guān)電能質(zhì)量、配電參數(shù)可現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及在線遙測(cè)、遙控。同時(shí)具有過(guò)壓欠壓、三相不平衡、溫度等數(shù)字化保護(hù)功能。

（2）智能瞬時(shí)投功控制：采用前饋式信號(hào)采集，以負(fù)載的實(shí)時(shí)無(wú)功功率為投功物理量，應(yīng)用瞬時(shí)無(wú)功控制理論及網(wǎng)壓支持算法，在20ms內(nèi)完成信號(hào)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和控制輸出。

（3）在線電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：采用高速信號(hào)處理器DSP作為CPU，支持浮點(diǎn)數(shù)操作與單周期指令，采用FFT算法精確檢測(cè)計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)(電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、有功電度、無(wú)功電度、頻率)；可存儲(chǔ)記錄整點(diǎn)數(shù)據(jù)、累計(jì)數(shù)據(jù)及各種事件，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間180天以上；配置多種通訊規(guī)約，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)、瀏覽和設(shè)置。

（4）數(shù)字保護(hù)：過(guò)壓欠壓保護(hù)、溫度控制保護(hù)、斷電保護(hù)、缺相保護(hù)、不平衡保護(hù)及過(guò)流和短路保護(hù)等數(shù)字化的保護(hù)功能。

2.2 可控硅開關(guān)閥組

這種補(bǔ)償裝置采用可控硅作為電容組無(wú)觸點(diǎn)投切開關(guān)，投切過(guò)程無(wú)涌流、無(wú)沖擊、無(wú)過(guò)壓，不引入暫態(tài)諧波。投切速度快，在20ms內(nèi)完成L-C濾波器組的投切。

2.3 L-C濾波器組

電容濾波器組采用高通、帶通組合式結(jié)構(gòu)。電容器采用專業(yè)廠制造的真空浸、阻燃、防爆、自愈、濾波電容器、基波電流與諧波電流比大于1：2.5。

3 DTSC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置特點(diǎn)

3.1 跟蹤速度快

該裝置能快速跟蹤電力系統(tǒng)無(wú)功變化，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)投切，裝置總動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間<20ms，20ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算和控制輸出，完成L-C濾波器組投切響應(yīng)。

3.2 適用負(fù)載種類多

根據(jù)負(fù)載的實(shí)際情況，可分類進(jìn)行不同種負(fù)載的補(bǔ)償。按對(duì)象的平衡關(guān)系，可分為三相共補(bǔ)、三相分補(bǔ)及混合補(bǔ)償；按主電路拓?fù)潢P(guān)系，可分為星型連接、角型連接及混合連接；很據(jù)不同的電壓又可分為不同的電壓等級(jí)。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理

采用獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)，晶閘管散熱均勻，冷卻風(fēng)力集中，強(qiáng)度大，有效提高晶閘管散的散熱效果。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件緊湊，安裝維護(hù)方便，防護(hù)措施充分。

4 DTSC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 機(jī)械、煤炭、化工、造船等重工業(yè)負(fù)載

機(jī)械、煤炭、化工、造船等重工業(yè)負(fù)載負(fù)荷變化較快，電壓波動(dòng)大，功率因數(shù)低，要求補(bǔ)償速度快。采用DTSC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置能夠快速準(zhǔn)確的補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功，提高功率因數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。減少用電費(fèi)用，杜絕電費(fèi)罰款現(xiàn)象，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。

4.2 區(qū)域變電站及箱式變電站

DTSC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置采用柜式安裝，可方便的安裝在箱變系統(tǒng)中，能夠快速準(zhǔn)確的補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功，提高功率因數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，可以在不增容的情況下，滿足更多用戶對(duì)電能的需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析工廠供電過(guò)程中損耗的原因，找到了節(jié)能降耗的途徑和方法，從而為企業(yè)節(jié)約用電，提高經(jīng)濟(jì)效益奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。