日本精品一区二区三区视频,国产老肥熟一区二区三区,2022国产精品手机在线观看,成人区精品一区二区毛片不卡,真人无码爽爽爽免费视频,三级毛片基地,天天操国产女人,欧美精品综合,欧美三级日本三级人妇三级,欧美日韩亚洲国内综合网香蕉

梁有偉¹,  莊志鴻²

(1.深圳市水務(wù)(集團)有限公司，廣東深圳518031； 2.諾企電容器(上海)有限公司，上海200050)

摘 要：針對低壓配電系統中純電容器組無(wú)功補償存在的并聯(lián)諧振與諧波放大問(wèn)題，本文選用并 聯(lián)電容器串聯(lián)電抗器的改進(jìn)方案，并給出有關(guān)元器件和輔材選型策略。通過(guò)某城市污水處理廠(chǎng)無(wú) 功補償改造案例的實(shí)施，結果表明，所采取的措施是行之有效的。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電容器；并聯(lián)諧振；串聯(lián)電抗器；諧波

0 引言

并聯(lián)電容器是配電網(wǎng)中重要的無(wú)功補償設備，其具有提高電網(wǎng)功率因數，減少線(xiàn)路損耗,提高電壓質(zhì)量，提升電網(wǎng)設備效率等優(yōu)點(diǎn)，在配電網(wǎng)中得 到廣泛應用。

然而，在工礦企業(yè)低壓配電系統中，采用純電容器組進(jìn)行無(wú)功補償時(shí)，時(shí)常發(fā)生電容器過(guò)熱、過(guò)電壓、局部放電等現象，從而降低電容器使用壽命 或使電容器損壞，如爆炸、鼓肚等。甚至有些并聯(lián)電容器補償裝置因不能消除系統諧波的干擾，出現諧波電流放大、并串聯(lián)諧振等現象，導致補償裝置無(wú)法正常投入運行、系統電能質(zhì)量不佳、功率因數不達標等問(wèn)題。

1 純電容器組補償面臨的風(fēng)險

電力系統中的主要諧波源為電流源。圖1為0.4 kV配電系統簡(jiǎn)化電路圖及其諧波等效電路圖。

  

圖1  簡(jiǎn)化電路及其諧波等效電路圖

通常系統電阻遠小于電抗，為方便分析與計算，忽略系統電阻。圖中I_n為n次恒流諧波源；I_sn為注人系統的諧波電流；I_cn為注人并聯(lián)電容器的諧波電流；x_s為系統等效電抗；nx_s為n次諧波電抗；x_c為并聯(lián)電容器基波容抗；為x_c/n次諧波容抗，則

 

       由式（1)、（2)可知，當nx_s=x_c/n時(shí)，n=x_c/x_s

2 純電容器組無(wú)功補償裝置的改進(jìn)策略

純電容器組補償存在的風(fēng)險，其改進(jìn)措施諸多文獻進(jìn)行了研究，如改變用電設備、補償支路加裝無(wú)源濾波器、補償回路加裝有源濾波器等。本文從安全經(jīng)濟可靠出發(fā)，選用并聯(lián)電容器支路加電抗器的方案，并給出有關(guān)元器件及輔材的選型策略。

2.1 補償支路串入電抗器

并聯(lián)電容器串接電抗器后，使補償支路在高次諧波頻率下呈感性，可有效地避開(kāi)系統諧振次諧波，防止系統發(fā)生諧波諧振。設xL為串聯(lián)電抗器的基波電抗，串聯(lián)電抗器后諧波等效電路見(jiàn)圖2。

  

圖2  串接電抗器的諧波等效電路

在某次諧波電流的情況下，補償支路的阻抗值為nxL-xc/n，變?yōu)?span>

 

顯然，補償支路與系統并聯(lián)諧振發(fā)生在nx_s+(nx-x_c/n)=0時(shí)，諧振點(diǎn)諧波次數為n=xc/(xs+xL。因此，可通過(guò)串人電抗器的電感量的大小控制諧振點(diǎn)位置，盡量避開(kāi)諧波源中所包含的諧波。

2.2 電抗率選擇

電抗率K是串聯(lián)電抗器的感抗與電容器容抗的比值。選用合適的電抗率，應該首先了解電容器接人處系統存在的背景諧波，這樣才能使電容器與之串聯(lián)的電抗器相匹配。根據相關(guān)設計規范及文獻的描述，補償電容器接人處的背景諧波為3次，含量已超過(guò)或接近標準時(shí)，選用12%的串聯(lián)電抗器。補償電容器接人處的背景諧波為3次為主， 并含有5次以上諧波，但含量較少，選用0.1%?1% 的電抗器。補償電容器接人處的背景諧波以3次 和5次為主，但3次諧波含量較少，而5次諧波含 量已超過(guò)或接近標準值，選用5%?6%的電抗器。補償電容器接人處的背景諧波為5次及以上時(shí)，而且5次諧波含量較大，選用6%的串聯(lián)電抗器。

2.3 電容器電壓與容量的選取

由電路原理可知，電容器輸出的無(wú)功功率與其端電壓的平方成正比，即Q=ωCU²。當運行電壓高于電容器的額定電壓時(shí)，將導致電容器過(guò)載；而電容器的額定電壓高于運行電壓時(shí)，將導致無(wú)功補償容量不足。因此，需要合理選擇電容器額定電壓?！惆词剑?span>5）確定電容器的實(shí)際電壓U_N。

  

式中：U_sys為系統母線(xiàn)運行電壓；k為電抗率。

串聯(lián)電抗器后，電容器實(shí)際運行電壓升高。

電容器銘牌標識的是額定容量Q_N，而非實(shí)際輸出容量。電容器實(shí)際輸出容量Q_out為

  

由式(6)可知，確定單臺電容器的容量時(shí)，要考慮電容器額定電壓U_N、系統運行電壓U_sys、電抗率k等因素，確保無(wú)功補償容量經(jīng)濟可靠，滿(mǎn)足要求。

一般設計時(shí)，系統無(wú)功補償容量按照變壓器容量的30%?50%來(lái)設定。在選擇時(shí)，應遵循減少無(wú)功補償分段數量，加大單段補償容量的原則。

2.4 投切器件的選擇

無(wú)功補償裝置投切開(kāi)關(guān)主要有專(zhuān)用接觸器、晶閘管開(kāi)關(guān)、復合開(kāi)關(guān)和同步開(kāi)關(guān)等，其特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1  投切器件特點(diǎn)比較表

 

4種投切開(kāi)關(guān)在應用上各有優(yōu)劣。接觸器投切 速度慢，損耗低，投資維護成本低，適用于負荷相對穩定的場(chǎng)合。晶閘管開(kāi)關(guān)結構復雜、損耗大、成本高、可靠性差，能實(shí)現過(guò)零投切、動(dòng)作迅速，多用于動(dòng)態(tài)補償的場(chǎng)合。復合開(kāi)關(guān)使用可控硅加繼電器，結構復雜，故障率較高。同步開(kāi)關(guān)安全可靠、節能環(huán)保、經(jīng)濟耐用，是交流接觸器及復合開(kāi)關(guān)理想的換代產(chǎn)品。因此，選用投切開(kāi)關(guān)應結合負荷工況、投資成本等因素綜合考慮。

2.5 其他輔件的選擇

電容器允許持續過(guò)電流能力為額定電流的1.3倍，允許持續過(guò)電壓能力為額定電壓1.1倍，電容允 許偏差為-5%～+10%。補償支路熔絲應選擇全范 圍分斷能力的gG型熔斷器，交流接觸器選擇AC-6b負荷類(lèi)型。 熔斷體及交流接觸器的容量選擇應 以電容器輸出電流的1.43倍為基準。主電路母線(xiàn)或導線(xiàn)應滿(mǎn)足額定工作電流運行和瞬時(shí)故障電流,電容器支路的導線(xiàn)不小于該段額定電流的1.5倍。

3 案例分析

3.1 案例背景

某城市污水處理廠(chǎng)鼓風(fēng)機房低壓配電系統主要負載為風(fēng)機(含變頻器）、回流泵、攪拌器和吊車(chē)等，系統見(jiàn)圖3。

  

圖3  某污水廠(chǎng)低壓配電系統圖

系統裝設有純電容器組無(wú)功補償裝置，單臺并聯(lián)電容器額定電壓480V，額定容量30kvar,分為6組，最大補償容量為180kvar。該無(wú)功補償裝置運行6年以來(lái)，發(fā)生過(guò)電容器漏油、鼓肚等現象。在系統負載率為80%的工況下，分別測量電容器補償未投人和6組電容器全部投人運行時(shí),0.4kV母 線(xiàn)的諧波電流見(jiàn)表2。

分析表2數據可知：

1) 系統以5次諧波電流為主：

2) 純電容器組補償投入后，母線(xiàn)電流中7次、11次和13次諧波均被明顯放大，諧波電流總畸變率由未投人補償時(shí)的1.24%升高至4.05%。

3) 補償后系統功率因數為0.74,未能達到0.90以上的考核標準要求。

顯然，該無(wú)功補償裝置補償后功率因數仍低于要求值，系統諧波電流也被嚴重放大。因此，需要 進(jìn)行優(yōu)化改造。

表2  母線(xiàn)諧波電流

 

3.2 改造方案與結果

針對上述的情況，并結合前文提出的策略，提出如下的改造方案:

1）補償支路選用電容器串聯(lián)電抗器的方法，抑制諧波放大。由于系統諧波電流以5次為主，電抗率選用6%以避免5次以上諧波發(fā)生諧振。

2）原補償總容量無(wú)法滿(mǎn)足系統的無(wú)功需求，需重新配置合理的補償容量。依據案例背景的描述，通過(guò)計算，負荷率為100%時(shí)的有功功率為271kW，目標功率因數為0.95時(shí)，所需的補償容量為219kvar。方案選擇配置4組電容串聯(lián)電抗器組，單臺電容器的額定電壓/容量為480V/80kvar,由式(6)計算得知，單組電容電抗器組的輸出無(wú)功功率為59kvar, 4組總輸出容量為236kvar。

3）配置全范圍分斷能力的gG型熔絲開(kāi)關(guān)，選用AC-6b負荷類(lèi)型交流接觸器，并合理選擇電纜規格等：

4）考慮到在原有配電柜內進(jìn)行改造，合理布局通風(fēng)散熱通道以延長(cháng)電容器使用壽命。

改造后，在系統負載率為80%工況下，有3組電容器投人運行，測量結果見(jiàn)表3。

分析表3的數據可知：

1) 諧波電壓總畸變率(VTHD)由1.39%降低到 0.85%，諧波電流總畸變率(ITHD)由4.05%降低到 3.54%。

2) 系統功率因數由原未達標的0.74提高至0.97，滿(mǎn)足了系統無(wú)功需求。

3) 5次諧波電壓下降，表示串聯(lián)6%電抗器起到 抑制5次諧波的效果。

4) 7、11和13次諧波電流的放大得到了有效 抑制。

5) 采用電容器串聯(lián)電抗器的無(wú)功補償方案，達到了良好的效果，有利于無(wú)功補償裝置安全可靠運行。

表3  改造前、后補償裝置投入時(shí)系統測試數據

  

4  結語(yǔ)

低壓配電系統中，采用純電容器組進(jìn)行無(wú)功補償，存在的諧振和諧波電流放大的風(fēng)險將影響設備正常運行。補償支路選用合適電抗率的串聯(lián)電抗器的補償方案，輔以適當的電容器額定電壓、額定容量以及投切開(kāi)關(guān)，將有利于無(wú)功補償裝置安全、經(jīng)濟、穩定運行。