低壓抗諧波裝置在無功補(bǔ)償柜上應(yīng)用

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1、低壓抗諧波裝置在無功補(bǔ)償柜上應(yīng)用　　摘要：簡(jiǎn)述電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生對(duì)無功補(bǔ)償柜的影響，提出方案措施，采用濾波式智能低壓電力電容組合電器改善用電質(zhì)量。關(guān)鍵詞：諧波無功補(bǔ)償改善一、概況塑料廠塑料制品廠區(qū)配電室配有一臺(tái)800kVA變壓器，低壓側(cè)采用GCS柜型，無功補(bǔ)償為一臺(tái)150Kvar普通電容器柜，內(nèi)置10路等容量電容器，為接觸器和熱繼電器保護(hù)直接投切電容。低壓側(cè)所帶負(fù)荷除電機(jī)等感性負(fù)載之外，也有直流調(diào)速電機(jī)和變頻器等非線性負(fù)載，總的負(fù)載功率為600kW左右。生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行后，出現(xiàn)的現(xiàn)象是：配電室電容柜投入后，功率因數(shù)無明顯改善，投入前功率因

2、數(shù)平均為0.62，投入后為0.75左右，并且經(jīng)常燒熔斷器，投入后不久，由于接觸器不能保持，電容器組陸續(xù)自動(dòng)切除，并有投切振蕩。7通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)在低壓系統(tǒng)中存在很大的諧波，基波電壓和基波電流波形畸變嚴(yán)重。主要存在5次、7次、9次、11次等奇次諧波，以5次諧波尤為突出。諧波電壓達(dá)到5%左右，諧波電流達(dá)到10%以上；在投入電容器后，系統(tǒng)5次諧波電壓達(dá)到10%左右，諧波電流達(dá)到48%以上，各次諧波均有放大，5次諧波和11次諧波放大非常明顯。二、故障產(chǎn)生的原因經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)了解和諧波測(cè)試分析后，我們初步得出結(jié)論：造成塑料廠低壓電容補(bǔ)償無法正常運(yùn)行的

3、主要原因有以下幾點(diǎn)：1.本廠低壓側(cè)負(fù)荷主要是電機(jī)等感性負(fù)載，但同時(shí)使用了一定比例的直流調(diào)速電機(jī)、變頻器等非線性負(fù)載，而這幾種負(fù)荷本身就是諧波源，所以當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中就會(huì)產(chǎn)生一定的高次諧波。低壓電網(wǎng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，產(chǎn)生的大量諧波由于沒有有效的吸收回路，疊加在基波上造成波形畸變，對(duì)低壓側(cè)設(shè)備元件產(chǎn)生諸多影響，如電纜發(fā)熱、加速設(shè)備老化、計(jì)量不準(zhǔn)確、執(zhí)行機(jī)構(gòu)觸點(diǎn)易燒熔等，嚴(yán)重的當(dāng)系統(tǒng)工況發(fā)生改變時(shí)，在某一特定條件下還會(huì)產(chǎn)生諧振過電壓和諧振過電流。2.當(dāng)系統(tǒng)存在一定的高次諧波時(shí)，電容器的投入本身會(huì)放大系統(tǒng)的某些高次諧波，使系統(tǒng)電壓、電

4、流波形畸變更加嚴(yán)重。本廠使用的補(bǔ)償屏雖然采用了交流接觸器、及控制器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行電容器投切，但在投切控制方面沒有考慮由于諧波因素造成的投切控制條件，并且對(duì)電容器投入放大系統(tǒng)諧波沒有采取有效的抑制措施，從而在投切控制過程中產(chǎn)生的過電壓或過電流很容易燒損熔斷器以及交流接觸器及熱繼電器。73.在系統(tǒng)負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的情況下，無須采用不等容量電容器投切方式。因不等容量的電容器投切要求必須采用帶有邏輯分辨能力的控制器，而現(xiàn)有補(bǔ)償屏所用的控制器不合適，該控制器只能做到最簡(jiǎn)單的循環(huán)投切。4.現(xiàn)有無功補(bǔ)償容量設(shè)計(jì)偏小。根據(jù)變壓器無功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算，考慮

5、長(zhǎng)期運(yùn)行負(fù)荷調(diào)整以及設(shè)備老化等因素，800kVA的變壓器應(yīng)配置240Kvar的無功補(bǔ)償容量。（詳細(xì)算法此處不列舉，請(qǐng)參看電氣計(jì)算手冊(cè)）。三、制定防范措施和實(shí)施效果1.根據(jù)以上的種種現(xiàn)狀我們采取以下技術(shù)改造措施和方案：1.1為了消除由于電容器投入所產(chǎn)生的系統(tǒng)諧波放大，就必須要在補(bǔ)償回路中加入電抗器來抑制諧波放大。1.2在主電路中的投切元件必須更換。由于系統(tǒng)諧波的存在，會(huì)產(chǎn)生一定的高次諧波電壓和諧波電流，造成熔斷器的燒損。為了減少維護(hù)量，將熔斷器更換成低壓微型斷路器，因?yàn)閿嗦菲鞯倪^壓過流能力都比保險(xiǎn)管要強(qiáng)，而且斷路器可重復(fù)投入，不容易

6、燒損，無形中也降低了成本。71.3為了保證電容器正常的投切，必須將投切執(zhí)行機(jī)構(gòu)更換掉，接觸器在有諧波的情況下都不能長(zhǎng)時(shí)間正常工作，接觸器的機(jī)械觸點(diǎn)也不適合頻繁的投切，大電流投切很容易產(chǎn)生拉弧造成燒損或擴(kuò)大事故。采用國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)——微電子復(fù)合開關(guān)與專用接觸器相結(jié)合的復(fù)合投切機(jī)構(gòu)。1.4為了提升功率因數(shù)，還須加大補(bǔ)償容量，在對(duì)配電室無功補(bǔ)償進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)電容補(bǔ)償容量都偏小，設(shè)計(jì)時(shí)考慮不足，沒有考慮到系統(tǒng)實(shí)際情況和元件老化問題，由于該系統(tǒng)實(shí)際電壓偏高，電容器都是按照0.4kV設(shè)計(jì)的補(bǔ)償容量，應(yīng)用時(shí)都改成0.45kV的電容器，以考慮額定

7、電壓提高后的容量補(bǔ)充。1.5根據(jù)以上幾點(diǎn)要求，塑料廠采用江蘇現(xiàn)代電力電容器有限公司的TDS-1612濾波式智能低壓電力電容組合電器，該產(chǎn)品由智能組件、零投切開關(guān)電器組件、電流取樣、溫度取樣、干式串聯(lián)電抗器和干式低壓電力電容器等元部件組成，它主要應(yīng)用于諧波十分嚴(yán)重場(chǎng)合的無功補(bǔ)償，能夠可靠運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生諧振，對(duì)諧波無放大作用，并在一定程度上有吸收消除諧波的功能。其中串接電抗率7%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為5次和7次的電氣環(huán)境里中的諧波。具體應(yīng)用電路見圖1。主電路采用六組濾波式智能低壓電力電容組合電器，圖中UA、UB、UC、UN三相四

8、線，接至配電室0.4kV母線上。QC為補(bǔ)償柜主斷路器，AZ為綜合測(cè)控裝置，也就是控制器。CA1—7CA6為濾波式智能低壓電力電容組合電器。回路中通過采樣環(huán)節(jié)TA將系統(tǒng)電流模擬量送入控制器，控制器提取無功分量Q，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、比較，由控制器發(fā)出控制指