对电容柜内无功补偿装置的改造分享

对电容柜内无功补偿装置的改造分享

现场技术支持工程师：赵工

（希拓电气（常州）有限公司）

无功补偿主要是为了提高供配电系统功率因数。提高功率因数不仅可以增加电网中有功功率的常数，减少无功损耗，有效提高功率因素，降低线损，改善供电质量电安全性，而且也是提高电器设备的利用率和使用容量，改善公司生产工艺的有效措施。

故，提高功率因数主要作用有：

①稳定系统输出电压；

②提高输电效率；

③改善供电质量；

④提高输电安全性。

下面我用实际案例来具体分析：

1、案例详情：

经调查，该公司的老厂区有十四个老分变电所已超过20年！是典型的无功补偿柜设备老旧、自动化程度低，采用整组电容器投切的方式，系统控制简单问题。而且除近几年改造的少数几个变电所外，其余变电所无功补偿柜几乎失去作用。

根据变电所当时负荷情况，不能将电容器组分组太多，原补偿柜只能采集三相电源中的一相数据来控制其补偿电容器组投切。由于三相不平衡，不能准确投入补偿，供电线路电过高引起保护装误解动，造成不投则欠补，投则过补现象，使系统的功率因数偏低，达不到补偿目的！

随着该公司的不断发展，负荷增加及大型的精密加工设备、数控加工中心及新产品、新工艺、新设备其中有很多精密仪器，和测试仪器的用电指标对供电电网的用电指标也提出了很高的要求因此，现有无功补偿已远远不能满足其无功补偿需求，需要进行无功功补偿柜改造！

2、前期调查：

通过对该木工变电所现场检测及该公司历史数据得出：每月上旬、中旬和下旬测得功率因素值如下，远远满足不了规定的：“低压配电室补偿后的功率因素要求不得低于0.9”的要求。

3、目标值确定：

本着节约成本的原则决定：保留原有框架部分，更新控制电气元件，安装完成后使功率因素达到0.95以上！

功率因数值改造前后对比图

4、方案制定：

根据该公司的变压器容量为1000KVA及负荷状况：

1）我选择安装5组希拓电气原装进口电容器，每组容量60kvar，总容量为300kvar。串联纯铜绕组的电抗器，组成谐波滤波装置，即可进行无功补偿，同时还可以吸收大量的谐波，显著降低了电气的损耗，提升电能质量，净化电网，保障电网运行安全。

2）考虑到节约成本问题，为其保留了原有框架，重新设计了电器元件的结构组件，避免重新更换整个设备而节约了成本。

3）使用可控硅晶闸管投切开关：使电压过零触发，电流过零断开，真正实现投切无涌流，跟随速度快，有效补偿冲击性负荷，很好地取代传统投切装置，安全可靠。

4）通过因数控制器来控制晶闸管开关的投切，迅速吸收无功功率，实现快速动态调节无功的目的。结合其三相平衡补偿控制方式和单相别的不平衡补偿的功能，使得补偿效果更加细化。

淘汰旧的无功补偿设备，选择进口的干式电容器、纯铜绕组电抗器、可控硅晶闸管无触点投切开关等一次设备，提升了供电设备性能使无功补偿实现智能化、自动化，满足生产供电质量的补偿需求！

5、针对原补偿柜需解决的问题

1）原补偿柜是由于用电负荷产生了谐波及电容补偿装置频繁投切，产生涌流和操作过电压导致损坏频繁、寿命缩短。而使用新型纯铜绕组电抗器能很好抑制电网高次谐波和限制涌流的作用。无触点投切开关采用晶闸管触发技术，利用过零触发的原理，投切时无涌流，无过渡过程，能防止操作过电压，可长时间安全可靠工作。

2）原补偿柜只能采集三相电源中的一相数据来控制其补偿电容器组投切，由于三相负载的不平衡，不能准确投入补偿，造成投则过补，不投则欠补，增加电网的波动，影响补偿质量和供电质量。

我通过因数控制器具有的三相平衡补偿控制方式和单相别的不平衡补偿的功能，使得补偿效果更加细化。结合其他元器件配合，实现了三相和单相分别均衡补偿，不会出现过补或欠补偿，使补偿效果达到最优。

6、方案特点：

1)根据无功实际需量进行滤波补偿，不会出现过补偿或欠补偿，使滤波补偿效果达到最优；

2)对电网的电压,电流,有功功率,无功功率,频率,谐波电流,谐波电压进行实时监测,并根据电网参数进行实时保护, 经过核心控制系统调节,多台滤波补偿柜运行时，电网不产生谐振.

3）通过现代通讯技术,预留了可对整个厂区的动态滤波补偿柜进行统一监控,通过后台系统,可以实时看到每一台被补偿设备的运行状况以及电能质量。

7、改造后效果

通过安装运行，发现动态无功补偿装置与传统补偿装置投入和切除的延时区别：

1）一般是以秒为单位来计算的，动态无功补偿装置的速度快，可以达到10ms至20ms，传统补偿装臵的延时长，最低低于200ms。

2）动态无功补偿装置采用晶闸管投切，是过零点投切，无涌流，无噪音，可靠性高，而传统的无功补偿装置是采用交流接触器，投切涌流大，噪音大，可靠性低。

3）在节电方面：根据变压器容量(1000KVA)及负荷状况，按视载容量的30%安装了五组滤波电容器，每组容量60kvar,总容量为300kvar。对用电设备做无功补偿，产生的节电效果是从多方面体现出来，电压等级不同、补偿位置不同，等等，节电的效果也不同。

根据公式：年节电费=补偿总容量*无功经济当量*年运行时间*日运行时间。在低压中取：无功当量=0.083Kw/Kvar,也就是补偿1Kvar的电容，相当于获得0.083KW的有功功率，0.083KWX24小时=2度

电。在正常负荷时，我们观察有2-3组电容器组在工作，也就是说有120Kvar-180Kvar投入，全年节约电能大概估算：251天X(120Kvar-180Kvar) X2度电=6万度电——9万度电左右，经济效益十分可观。

根据一次次的试验和实践表明，改造旧的无功补偿设备可提高功率因数，改善供电质量和用电安全，提高电器设备的利用率和使用容量，改善公司生产工艺，带来经济效益。本次对该企业的无功补偿装置升级成功！