采用接觸器投切電容器的沖擊電流大,影響電容器和接觸器的使用壽命;用晶閘管投切電容器能解決接觸器投切電容器存在的問題,但明顯缺點是裝置存在晶閘管功率損耗,需要安裝風扇和散熱器來通風與散熱,而散熱器會增大裝置的體積,風扇則影響裝置的可靠性。
低壓補償裝置安裝地點分散、數(shù)量大,運行維護是補償工程需要重點考慮的問題;另外,配電系統(tǒng)負荷情況復(fù)雜,系統(tǒng)可能存在諧波、三相不平衡,以及防止出現(xiàn)過補償?shù)葐栴},這些應(yīng)在工程設(shè)計中注意。
3.4用電設(shè)備隨機補償
在10kV以下電網(wǎng)的無功消耗總量中,變壓器消耗占20%左右,線路占10%,低壓用電設(shè)備消耗占70%。由此可見,在低壓用電設(shè)備上實施無功補償十分必要。從理論計算和實踐中證明,低壓設(shè)備無功補償?shù)慕?jīng)濟效果最佳,綜合性能最強,是值得推廣的一種節(jié)能措施。
感應(yīng)電動機是消耗無功最多的低壓用電設(shè)備,故對于油田抽油機、礦山提升機、港口卸船機等廠礦企業(yè)的較大容量電動機,應(yīng)該實施就地無功補償,即隨機補償。與前三種補償方式相比,隨機補償更能體現(xiàn)以下優(yōu)點:
1)線損率可減少20%;
2)改善電壓質(zhì)量,減小電壓損失,進而改善用電設(shè)備啟動和運行條件;
3)釋放系統(tǒng)能量,提高線路供電能力。
由于隨機補償?shù)耐顿Y大,確定補償容量需要進行計算,以及管理體制、重視不夠和應(yīng)用不方便等原因,目前隨機補償?shù)膽?yīng)用情況和效果都不理想。因此,對隨機補償需加強宣傳力度,增強節(jié)能意識,同時應(yīng)針對不同用電設(shè)備的特點和需要,開發(fā)研制體積小、造價低、易安裝、免維護的智能型用電設(shè)備無功補償裝置。
根據(jù)以上常用無功補償方案的分析、討論,我們可歸納、整理出四種補償方案的特點和基本性能如表1所示。
表1四種無功補償方法的特點比較
補償方式 變電站集中補償 配電線路固定補償 配電變低壓補償 用電設(shè)備隨機補償
補償對象 變電站無功需求 配電線路無功負荷 配電變無功需求 用電設(shè)備無功需求
降損范圍 主變壓器及輸電網(wǎng) 配電線路及輸電網(wǎng) 配電變及輸配電網(wǎng) 整個輸配電系統(tǒng)網(wǎng)
調(diào)壓效果 較好 較好 較好 最好
單位投資 較大 較小 較大 較大
設(shè)備利用率 較高 很高 較高 較低
維護方便性 方便 方便 較方便 不方便
4配電補償裝置的投切方式比較
4.1延時投切方式
延時投切方式即人們熟稱的"靜態(tài)"補償方式。這種投切依靠于傳統(tǒng)的接觸器的動作,當然用于投切電容的接觸器專用的,它具有抑制電容的涌流作用,延時投切的目的在于防止接觸器過于頻繁的動作時,電容器造成損壞,更重要的是防備電容不停的投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩,這是很危險的。當電網(wǎng)的負荷呈感性時,如電動機、電焊機等負載,這時電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個角度,當負荷呈容性時,如過量的補償裝置的控制器,這是電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個角度,即功率因數(shù)超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過補償裝置的控制器檢測供電系統(tǒng)的
物理量,來決定電容器的投切,這個物理量可以是功率因數(shù)或無功電流或無功功率。
下面就功率因數(shù)型舉例說明。當這個物理量滿足要求時,如cosΦ超前且>0.98,滯后且>0.95,在這個范圍內(nèi),此時控制器沒有控制信號發(fā)出,這時已投入的電容器組不退出,沒投入的電容器組也不投入。當檢測到cosΦ不滿足要求時,如cosΦ滯后且<0.95,那么將一組電容器投入,并繼續(xù)監(jiān)測cosΦ如還不滿足要求,控制器則延時一段時間(延時時間可整定),再投入一組電容器,直到全部投入為止。當檢測到超前信號如cosΦ<0.98,即呈容性載荷時,那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是:先投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果將延時時間整定的很短,或沒有設(shè)定延時時間,就可能會出現(xiàn)這樣的情況。當控制器監(jiān)測到cosΦ〈0.95,迅速將電容器組逐一投入,而在投入期間,此時電網(wǎng)可能已是容性負載即過補償了,控制器則控制電容器組逐一切除,周而復(fù)始,形成震蕩,導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。是否能形成振蕩與負載的性質(zhì)有密切關(guān)系,所以說這個參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場情況整定,要在保證系統(tǒng)安全的情況下,再考慮補償效果。
3.2瞬時投切方式
瞬時投切方式即人們熟稱的"動態(tài)"補償方式,應(yīng)該說它是半導(dǎo)體電力器件與數(shù)字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶,實際就是一套快速隨動系統(tǒng),控制器一般能在半個周波至1個周波內(nèi)完成采樣、計算,在2個周期到來時,控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導(dǎo)通,投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個全部動作,這種控制方式是機械動作的接觸器類無法實現(xiàn)的。動態(tài)補償方式作為新一代的補償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景。現(xiàn)在很多開關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯的裝置。當然與國外同類產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。
3.3混合投切方式
實際上就是靜態(tài)與動態(tài)補償?shù)幕旌希徊糠蛛娙萜鹘M使用接觸器投切,而另一部分電容器組使用電力半導(dǎo)體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢互補,該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò)如工礦、小區(qū)、域網(wǎng)改造,比起單一的投切方式拓寬了應(yīng)用范圍,節(jié)能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組,這種方式補償效果更加細致,更為理想。還可采用分相補償方式,可以解決由于線路三相不平行造成的損失。
4.4.在無功功率補償裝置的應(yīng)用方面,選擇那一種補償方式,還要依電網(wǎng)的狀況而定,首先對所補償?shù)木路要有所了解,對于負荷較大且變化較快的工況,電焊機、電動機的線路采用動態(tài)補償,節(jié)能效果明顯。對于負荷相對平穩(wěn)的線路應(yīng)采用靜態(tài)補償方式,也可使用動態(tài)補償裝置。對于一些特殊的工作環(huán)境就要慎重選擇補償方式,尤其線路中含有瞬變高電壓、大電流沖擊的場合是不能采用動態(tài)補償?shù)摹R话汶姾腹ぷ鲿r間均在幾秒鐘以上,電動機啟動也在幾秒鐘以上,而動態(tài)補償?shù)捻憫?yīng)時間在幾十毫秒,按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鐘之內(nèi)是一個相對的穩(wěn)態(tài)過程,動態(tài)補償裝置能完成這個過程。如果線路中沒有出現(xiàn)這么一段相對的穩(wěn)態(tài)過程并能量又有較大的變化,我們把它稱為瞬變或閃變,采用動態(tài)補償就要出問題并可能引發(fā)事故。
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