低壓智能電容器在JP補(bǔ)償柜中的改進(jìn)和應(yīng)用

虞衛(wèi)東

摘 要：工業(yè)企業(yè)在日常生產(chǎn)中，對(duì)于用電量的需求極大，各種大型電力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要電力供應(yīng)系統(tǒng)具備良好的穩(wěn)定性和高效的供電能力。然而在電力系統(tǒng)供電過程中由于用電設(shè)備大多數(shù)都屬于感性負(fù)載設(shè)備，所以從總體上降低了電網(wǎng)運(yùn)行的功率，增加了電流無功功率，造成大量的電能損失，與此同時(shí)，還會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，加速了設(shè)備的損耗。為了降低電流無功功率所帶來的負(fù)面影響，使用低壓電容器對(duì)設(shè)備進(jìn)行功率補(bǔ)償是一種行之有效的解決方案。JP補(bǔ)償柜是一種補(bǔ)償功率的常見設(shè)備，其核心裝置是低壓電容器，人們不斷致力于電容器的研發(fā)和改進(jìn)，目前，新型的低壓智能電容器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)正被廣大企業(yè)所采用，大大提升了企業(yè)用電的功效。文章?lián)?duì)低壓智能電容器的構(gòu)造及運(yùn)行原理加以系統(tǒng)介紹，旨在擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，切實(shí)提高電網(wǎng)的總體運(yùn)行效能。

關(guān)鍵詞：優(yōu)點(diǎn)；存在問題；并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)

在低壓供電系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于電壓或電流變動(dòng)造成的無功功率消耗，浪費(fèi)了大量的電力資源。為了有效解決這一問題，通常會(huì)在電力供應(yīng)系統(tǒng)中加入低壓電容器來提高電流的實(shí)際功率，但一些大型設(shè)備在運(yùn)行時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生大量的諧波干擾，如果只將電容器接入電力系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生諧波的擴(kuò)大效應(yīng)，導(dǎo)致電力電壓系統(tǒng)紊亂，起到反效果。將電容器與補(bǔ)償柜相結(jié)合，可以有效防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，補(bǔ)償柜本身具有抗諧波干擾的能力，因此，可以保證低壓電容器功能的正常發(fā)揮。目前，JP補(bǔ)償柜在開放和使用中還存在一些結(jié)構(gòu)的功能上的問題需要進(jìn)一步改進(jìn)，例如，柜體體積過大，線路調(diào)試較為復(fù)雜，不利于安裝和維修等問題，補(bǔ)償柜中支路一般包括四路，并由外部裝置統(tǒng)一控制[1]。

在節(jié)能性方面，低壓智能電容器實(shí)現(xiàn)了降低能耗，經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目標(biāo)，由于其體積大幅縮小，使得生產(chǎn)設(shè)備所需的原材料數(shù)量減半，節(jié)省了大量資源，而且其耗電量也縮減到原來的一半左右，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了節(jié)能功效。電容器投切方式也更加智能靈活，降低了投切過程中電流和電壓的沖擊量，保證了投切的效率和安全性。另外，低壓智能電容器對(duì)不同相位實(shí)現(xiàn)了分別的無功補(bǔ)償，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單一線路補(bǔ)償?shù)娜毕輀2]。

傳統(tǒng)的低壓電容器主要存在如下缺陷和運(yùn)行障礙：其一，由于低壓并聯(lián)電容器在控制時(shí)各條線路是單獨(dú)運(yùn)行的，所以就需要合理協(xié)調(diào)的分配投切時(shí)間，保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而如此一來，就大大增加了系統(tǒng)線路運(yùn)轉(zhuǎn)的等待時(shí)間，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的效率[3]。其二，由于電容器設(shè)備本身線路操控系統(tǒng)與整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)是一個(gè)整體，所以，在電流功率補(bǔ)償操作時(shí)如果電容器發(fā)生設(shè)備故障，在檢修時(shí)就必須切斷整個(gè)電力運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的線路，致使系統(tǒng)設(shè)備必須中斷運(yùn)行。

1 設(shè)計(jì)科學(xué)合理的并聯(lián)系統(tǒng)

硬件設(shè)備是保證電容器正常運(yùn)行的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，在選擇硬件設(shè)備時(shí) ，要注意其與整體系統(tǒng)的融合性與協(xié)調(diào)型，同時(shí)，要采用技術(shù)含量較高的新型硬件裝置，實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償?shù)淖罴研ЧＭ肚性O(shè)備的選擇要注重其智能化控制效果，在主控制系統(tǒng)的設(shè)置方面，要根據(jù)和設(shè)備相關(guān)需要科學(xué)設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，以滿足設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。合理控制投切系統(tǒng)也是在并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)過程中所要考慮的主要因素。[4]

該處理器可配置兩路通用異步接收/發(fā)送裝置串行通信口，其中一路轉(zhuǎn)換成RS485通信，與上位機(jī)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)連接；另一路串口轉(zhuǎn)換成RS232為多臺(tái)低壓智能電容器并聯(lián)工作時(shí)通信專用[5]。

1.1 低壓智能電容器通信地址設(shè)置

在設(shè)計(jì)時(shí)將低壓智能電容器的通信地址設(shè)置為，由操作人員直接撥碼的開關(guān)完成。撥碼開關(guān)設(shè)為4位，由微處理器I/O口采集開關(guān)狀態(tài)，設(shè)置從0000-1111共16個(gè)不同地址。在軟件中，文章定義地址設(shè)置為0000的智能電容器為單獨(dú)運(yùn)行狀態(tài)，地址為1111的智能電容器為退出運(yùn)行狀態(tài)，其余地址均為組網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 自動(dòng)組網(wǎng)功能

在有多個(gè)電容器投切控制器同時(shí)應(yīng)用的情況下，采用RS232通信將各低壓智能電容器并聯(lián)組網(wǎng)，設(shè)置處理器串口工作于模式2或模式3狀態(tài)下，每幀信息為11位，構(gòu)成一主多從的串行通信網(wǎng)絡(luò)。

2 電網(wǎng)側(cè)電流信號(hào)的處理

在傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)中，電網(wǎng)側(cè)的電流信號(hào)一般都是直接使用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)[6]。文章在設(shè)計(jì)中將電網(wǎng)側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)電流信號(hào)接入特制（穿心式結(jié)構(gòu)）的電流互感器，將標(biāo)準(zhǔn)電流互感器二次輸入電流轉(zhuǎn)換為小幅值的電壓信號(hào)，提供給多臺(tái)并聯(lián)的低壓智能電容器模塊使用L7J，電流采樣互感器該電壓信號(hào)使用2根電纜并行接入各個(gè)低壓智能電容器模塊。

3 實(shí)際應(yīng)用測(cè)試

某臺(tái)區(qū)配電變壓器容量為100kVA，設(shè)計(jì)JP補(bǔ)償柜為一路400A進(jìn)線、兩路200A配電出線，帶計(jì)量功能，補(bǔ)償容量為30kvar，分3路自動(dòng)投切。使用這些改進(jìn)技術(shù)對(duì)低壓智能電容器進(jìn)行設(shè)計(jì)，其電氣接線由于采用了改進(jìn)后的低壓智能電容器，JP補(bǔ)償柜的補(bǔ)償室內(nèi)只需安裝1臺(tái)作為補(bǔ)償總開關(guān)的塑殼短路器和3臺(tái)容量為10kvar的低壓智能電容器；接線部分只需要將QF5的出線分別引入各低壓智能電容器，同時(shí)再將CT4、CT5、CT6的二次輸出引入配套的電流采樣互感器；各智能電容器的二次接線采用標(biāo)準(zhǔn)屏蔽雙絞線互聯(lián)。

3臺(tái)低壓智能電容器的通信地址分別設(shè)置為0001、0010和0011，并將外部通信RS485總線接人上位機(jī)進(jìn)行觀測(cè)。通電運(yùn)行后，第一臺(tái)智能電容器地址為0001，默認(rèn)成主機(jī)，通過RS232總線查詢組網(wǎng)情況，得到其余3臺(tái)智能電容器模塊的回應(yīng)，獲得其余模塊的數(shù)量、容量、開關(guān)信息，成套裝置在0001號(hào)模塊監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)無功功率的情況下投切電容器；將第二組智能電容器的地址設(shè)置為1111，該電容器立即分?jǐn)嚅_關(guān)、退出運(yùn)行并閉鎖，0001號(hào)主機(jī)隨即報(bào)告0010號(hào)電容器模塊故障，并協(xié)調(diào)與001 1號(hào)模塊進(jìn)行投切補(bǔ)償。恢復(fù)初始狀態(tài)后重新通電運(yùn)行，將第一臺(tái)電容器的地址由0001改為1111，原主機(jī)立即退出運(yùn)行，10 S后通信地址為0010號(hào)的第二臺(tái)主機(jī)自動(dòng)升級(jí)為主機(jī)，取得與上位機(jī)的通信，協(xié)調(diào)自身與第三臺(tái)電容器進(jìn)行投切補(bǔ)償。

4 結(jié)束語

建設(shè)節(jié)約型社會(huì)是我國(guó)政府在現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中所大力提倡的，在對(duì)資源進(jìn)行開發(fā)利用時(shí)，要注重其使用的高效性，采取一切可行的措施降低對(duì)能源的消耗。電力能源是我國(guó)目前主要的能源供給來源，是保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提，由于大型工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在電力使用過程中存在嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象，為了改變這一現(xiàn)狀，可以通過在用電系統(tǒng)中加入低壓智能電容器達(dá)到節(jié)能的作用。JP補(bǔ)償柜是一種常見的功率補(bǔ)償設(shè)備，改進(jìn)低壓智能電容器節(jié)能技術(shù)可以有效提高補(bǔ)償柜的節(jié)能功效。

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