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江門市新會(huì)力久電氣有限公司
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近幾十年,我國(guó)城市低壓電網(wǎng)的負(fù)載特征發(fā)生了翻天覆地的變化,以往的低壓補(bǔ)償配置在此時(shí)已經(jīng)無(wú)法再適應(yīng)提高電能質(zhì)量所提出的基本要求了,而且在信息時(shí)代的推動(dòng)下,計(jì)算機(jī)技術(shù)與電力電子技術(shù)都被逐漸的推廣應(yīng)用,同時(shí)也促進(jìn)了低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置的技術(shù)進(jìn)步,促進(jìn)了補(bǔ)償裝置的研究、開(kāi)發(fā)、更新以及復(fù)合式開(kāi)關(guān)在其中的應(yīng)用。
1 補(bǔ)償電容器的容量及相關(guān)因素
1.1 供電變壓器的空載無(wú)功補(bǔ)償
對(duì)于供電變壓器的空載無(wú)功補(bǔ)償一般選擇的是并聯(lián)電容器,并且其變壓器的總?cè)萘繛?%來(lái)作為固定補(bǔ)償,從而對(duì)變壓器空載無(wú)功的損耗進(jìn)行補(bǔ)償。
1.2 多路補(bǔ)償?shù)娜萘刻荻刃枰M(jìn)一步確定
首先,需要對(duì)用電負(fù)荷的最大值與最小值進(jìn)行了解,并且分析出負(fù)荷的波動(dòng),然后再考慮到實(shí)際的情況對(duì)電容器的投切步長(zhǎng)以及分組路數(shù)進(jìn)一步的確定,從而精確的跟蹤無(wú)功變化。
1.3 對(duì)于平衡、分相以及復(fù)合補(bǔ)償?shù)倪x擇
在必須的時(shí)候,我們可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量,從而最終確定三相負(fù)荷的不平衡程度是應(yīng)當(dāng)選取復(fù)合補(bǔ)償方式還是選取三相平衡補(bǔ)償?shù)姆绞?。如果三相出現(xiàn)了嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)象,適當(dāng)容量的分相補(bǔ)償則是最好的選擇方式。
1.4 確定補(bǔ)償電容器的總?cè)萘?/p>
對(duì)于自然功率因數(shù)進(jìn)行測(cè)量,對(duì)于目標(biāo)功率因數(shù)進(jìn)行確定,然后再根據(jù)兩者之間的差,從而對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘窟M(jìn)行確定。
如果讓我們知道:P等于有功功率;cosφ1等于自然功率因素;cosφ2等于目標(biāo)功率因數(shù),那么我們可以算出電容器補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘拷Y(jié)果如下公式計(jì)算:
ΔQ=P(tanφ1-tanφ2)
1.5 確定是否采用抗諧波無(wú)功補(bǔ)償電容器
如果電網(wǎng)諧波具有較大的分量的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)對(duì)于諧波進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試,在必要的時(shí)候還需要采用專用的電容器(與電抗器相互配套),從而有效的阻止諧波較大時(shí),無(wú)法正常的運(yùn)行補(bǔ)償裝置或者是導(dǎo)致電容器的破壞。
2 選擇無(wú)功補(bǔ)償控制器
1)考慮到電網(wǎng)當(dāng)中的負(fù)荷波動(dòng)不大,并且三相負(fù)荷也處于基本平衡的狀態(tài),而目標(biāo)是功率因數(shù)的提高,為了良好的控制設(shè)備的成本,并且將其降低,就需要考慮到無(wú)功補(bǔ)償控制器的方便與簡(jiǎn)單,并且屬于單一簡(jiǎn)單型的操作。
2)對(duì)于波動(dòng)較為頻繁的電網(wǎng)負(fù)荷,以及最大與最小負(fù)荷之間存在較大差距之下,而三相負(fù)荷依然處于基本平衡之下,對(duì)于控制器的選擇,優(yōu)先選取性能較好的控制器。例如:對(duì)于物理量的控制需要選取無(wú)功功率或者是無(wú)功電流,并且需要分別的對(duì)于投入和切除的門限進(jìn)行設(shè)定,從而對(duì)投切震蕩進(jìn)行有效的防止,同時(shí)還需要確保欠流以及過(guò)壓風(fēng)保護(hù)功能。在投切方式的選擇上,最好采取“編碼+循環(huán)”來(lái)進(jìn)行程序控制。
3)對(duì)于波動(dòng)較為頻繁的電網(wǎng)負(fù)荷,以及最大與最小負(fù)荷之間存在較大差距之下,并且三相負(fù)荷也極為不平衡的情況下,我們低于控制器則提出了更高、更詳盡的要求,其復(fù)合投切功能應(yīng)當(dāng)具備“分相+平衡”。而控制物理量則應(yīng)當(dāng)是(功率因數(shù)+無(wú)功功率)的復(fù)合型。具體的參數(shù)要求為:
靈敏度≤100 mA。
而對(duì)于動(dòng)作誤差,則需要根據(jù)以下的規(guī)定,對(duì)于取樣物理量的允許誤差值是:
無(wú)功電流±20%;
功率因數(shù)±2.5%;
無(wú)功功率±20%。
穩(wěn)定范圍:在工作穩(wěn)定之下,在補(bǔ)償要求滿足的情況之下,才能夠正確的選擇控制器,從而防止不出現(xiàn)投切震蕩的現(xiàn)象。
4)為了更好的配合電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)施,在確保功率因數(shù)得到提高的時(shí)候,還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。而在這種情況當(dāng)中,對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償控制器的選擇則需要考慮到其具有綜合的測(cè)試功能。
該控制器除應(yīng)具有前3項(xiàng)中提到的復(fù)合型控制物理量、復(fù)合投切功能、較高的靈敏度和穩(wěn)定度、較小的動(dòng)作誤差、以及過(guò)壓、欠流等保護(hù)功能外,還應(yīng)具有電網(wǎng)參數(shù)實(shí)時(shí)在線測(cè)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、電報(bào)校時(shí)、停電數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能。同時(shí)應(yīng)配套功能完善的支持性后臺(tái)軟件,以便對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和直觀的圖形顯示,并能輸出各類相關(guān)的報(bào)表。若數(shù)據(jù)傳輸采用GPRS無(wú)線通訊方式,還可以完全免掉通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和人工抄表工作,節(jié)約大量的財(cái)力和人力。
5)如果出現(xiàn)了諧波分量較大的電網(wǎng),或者是其非線性負(fù)荷較多,對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償控制器的選取則需要考慮到諧波超限保護(hù)以及對(duì)于諧波的測(cè)量方面,并且對(duì)于抗諧波電抗器的選擇,則需要選擇具備合理參數(shù)的器件,構(gòu)成抗諧波無(wú)功補(bǔ)償控制裝置,從而有利于出現(xiàn)較為嚴(yán)重的諧波的時(shí)候,依然能夠達(dá)到滿意的效果,確保可靠運(yùn)行。
3 復(fù)合式開(kāi)關(guān)在低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置當(dāng)中的應(yīng)用
3.1 開(kāi)關(guān)輸入部分
對(duì)輸入進(jìn)行信號(hào)控制,我們常用的是+12 V與+5 V,系統(tǒng)同時(shí)都會(huì)具有相應(yīng)的缺相保護(hù)功能,要更好的對(duì)出現(xiàn)缺相、嚴(yán)重過(guò)壓或者欠壓的情況下可以及時(shí)的開(kāi)關(guān)拒絕閉合(若開(kāi)關(guān)處于閉合工作狀態(tài),則自動(dòng)斷開(kāi),切斷電容器)。無(wú)論開(kāi)光處于閉合或者斷開(kāi)的狀態(tài),基于三相基本平衡的條件下,只要對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制,才能保障開(kāi)關(guān)可以正常的工作。
3.2.1 對(duì)電路進(jìn)行延時(shí)
當(dāng)電容器在進(jìn)行投切的時(shí)候,考慮到觸電型的開(kāi)關(guān),往往會(huì)有較強(qiáng)的電弧粗劃線在觸點(diǎn)上,容易導(dǎo)致觸點(diǎn)出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象,從而出現(xiàn)不良現(xiàn)象,最為嚴(yán)重的時(shí)候可能導(dǎo)致熔融現(xiàn)象的發(fā)生;而對(duì)于無(wú)觸點(diǎn)型開(kāi)關(guān),如大功率或者是可控硅繼電器等等,卻存在較大的功率消耗以及散熱問(wèn)題嚴(yán)重等情況??紤]到實(shí)際當(dāng)中存在的問(wèn)題,筆者在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的時(shí)候,提升了延時(shí)電路。在開(kāi)通的過(guò)程當(dāng)中,首先需要將可控硅開(kāi)通,然后再延時(shí)兩至三個(gè)周期之后,大功率磁要繼續(xù)保持繼電器閉合的狀態(tài),管段可控硅,由大功率磁保持繼電器提供負(fù)載工作電流;在斷開(kāi)的時(shí)候,首先需要考慮到將磁保繼電器先斷開(kāi),在兩三周之后才將可控硅斷開(kāi)。
通過(guò)這樣的處理,才能徹底解決繼電器在斷開(kāi)與接通時(shí)會(huì)出現(xiàn)的觸頭拉弧與涌流現(xiàn)象,也基本上能消除無(wú)觸電開(kāi)關(guān)的散熱問(wèn)題,大大的延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)的使用壽命,而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。整個(gè)回路是由數(shù)字與模擬邏輯電路組成的,在準(zhǔn)確方面可以更好的進(jìn)行控制,動(dòng)作方面也比較可靠,最主要的是運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定。
3.2.2 變極環(huán)節(jié)
該系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)部分使用了大功率磁保持繼電器,它由直流脈沖電壓驅(qū)動(dòng),通以反向脈沖電壓則轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)狀態(tài),因此把轉(zhuǎn)換極性這一部分稱為變極環(huán)節(jié)。
4 結(jié)束語(yǔ)
為了將目前面臨的供電緊張的問(wèn)題解決,處理加快電廠的建設(shè)速度之外,無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠硪彩且粭l有效的方式。而在設(shè)計(jì)智能化復(fù)合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中,能夠?qū)o(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)與交流接觸器的有點(diǎn)相互融合成一體。因此需要我們持續(xù)地研究。
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