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智能濾波式無(wú)功補償模塊
    發(fā)布時(shí)間: 2021-03-19 16:34    
智能濾波式無(wú)功補償模塊

概述
現在一些工業(yè)或商業(yè)的動(dòng)力系統中,有時(shí)會(huì )出現一些原因莫明的故障或事故。例如,在額定負荷范圍內,經(jīng)常出現補償電容器或熔斷器發(fā)熱燒毀、一些測控元件或控制保護設備產(chǎn)生異常誤差或誤動(dòng)作、負荷開(kāi)關(guān)失控、生產(chǎn)工藝或產(chǎn)品質(zhì)量不穩定等問(wèn)題。我們應該有所警覺(jué),最可能的起因只有一個(gè)——電力諧波及其影響。
在理想情況下,我國電源提供的電壓和電流具有標準50Hz頻率的正弦波形,但在實(shí)際中供電電壓和電流的波形由于某些原因產(chǎn)生畸變,即疊加了諧波成分。

諧波

是一個(gè)周期電氣量中頻率為大于1整數倍基波頻率的正弦波分量,由于諧波頻率高于基波頻率,又稱(chēng)高次諧波。
諧波頻率與基波頻率的比值稱(chēng)為諧波次數。諧波源頻率(fn)可以表示如下圖:
fn=fo(P*N±1)
fo=基波頻率
P=整流/開(kāi)關(guān)元件的數量
N=整數數目1、2、3…
例:6脈沖整流(P=6)
fn=5,7,11,13,17,19




諧波含量(電壓或電流)
從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。

諧波含有率(HR)
周期性交流量中含有的第h次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比(用百分數表示)。第h次諧波合有率以HR Uh表示, 第h次諧波電流含有率以HR Ih表示。

總諧波畸變率(THD)
周期性交流量中的諧波含量的方根值與其基波分量的方均根值之比(用百分數表示)。

應用領(lǐng)域
諧波從何而來(lái)?
1、現代工業(yè)高速發(fā)展:石油化工工業(yè)/汽車(chē)制造工業(yè)/鋼鐵工業(yè)/半導體電子工業(yè)/通迅行業(yè)/造紙輕工工業(yè)/煙草工業(yè);
2、商業(yè)化辦公樓宇;
3、體育場(chǎng)、展覽館;
4、大量使用現代工業(yè)設備:變頻調速裝置/直流傳動(dòng)設備/電焊機/中頻設備/大功率可控硅/電子整流設備/UPS系統電腦設備/新型熒光燈具/電解設備。

諧波對設備的影響
1、供用電系統中的諧波危害主要表現在以下幾個(gè)方面:
供電設備在高頻分量作用下,集膚效應增大、渦流、磁滯等影響增加,引起異常過(guò)熱,損耗大為增加。諧波成分使電流和電壓波形發(fā)生畸變,而波形過(guò)零點(diǎn)的畸變直接對測控元件或設備產(chǎn)生干擾和誤動(dòng)。
2、諧波影響的主要設備:
變壓器、旋轉電機
鐵芯磁感應環(huán)流增加,大大加大電氣設備發(fā)熱損耗增加功耗,加速絕緣老化,影響設備壽命。
電線(xiàn)電纜
集膚效應增大,發(fā)熱損耗增加,加速絕緣老化,影響壽命。
電力電容器組
諧波電壓會(huì )加速電容器的老化,使電容器的損耗系數增大,附加損耗增加,從而容易發(fā)生故障和縮短電容器的壽命。
另一方面,諧波回路的諧振頻率接近于某次諧波頻率時(shí),使諧波電流放大,甚至產(chǎn)生諧振。
供用電設備
旋轉電機轉速不穩,供用電設備機械振動(dòng)加大,甚至發(fā)生諧振。
測控元件或設備
受諧波干擾而出錯或誤動(dòng)。如負荷開(kāi)關(guān)誤跳、產(chǎn)生測控設備失控或不穩定。


智能濾波式無(wú)功補償模塊


從現在情況看,諧波的污染不僅存在于工業(yè)電網(wǎng)中,而且普遍的存在于城市電網(wǎng)里,因此如果在有污染的電網(wǎng)中使用普通的功率因數補償裝置時(shí),一方面諧波將造成補償電容器的過(guò)電流而大大縮短電容器的使用壽命,另一方面電容器與變壓器串聯(lián)LC振蕩回路將產(chǎn)生諧振放大電網(wǎng)中的諧波(見(jiàn)上圖)。
我公司采用在電容器前串濾波電抗器的技術(shù)來(lái)達到保護電容器的作用,同時(shí)也起到了抑制電網(wǎng)諧波的效果。濾波電抗器和電容器串聯(lián)組成LC振蕩回路,并通過(guò)精確的調整使諧振頻率固定在某個(gè)特定的頻率上,從而達到抑制電網(wǎng)諧波的目的(見(jiàn)下圖)。
為了方便在不同的低壓系統里安裝帶濾波電抗器的補償系統,我公司提供組裝成型并經(jīng)過(guò)嚴格測試的低壓濾波無(wú)功補償模塊.用戶(hù)可以直接訂購補償模塊安裝在自己的低壓系統中。
另外我公司也可以根據現場(chǎng)的具體情況,直接提供成套的低壓補償裝置、諧波處理裝置和有源濾波裝置,并提供完善的售前和售后服務(wù)。



諧波對電力電容器的危害
諧波對電力電容器的危害 諧波電流一旦被電容器放大并疊加在電容的基波電流上,這將使流過(guò)電容器電流的有效值增加,電力電容器會(huì )由于諧波電流引起附加絕 緣介質(zhì)損耗加大、溫度升高,加快電容器絕緣老化,甚至引起過(guò)熱使電容器損壞。此外,諧波電流被放大引發(fā)的諧波電壓增大一旦疊加 在電容器的基波電壓上,同樣會(huì )使電容器電壓有效值增大,并且電壓峰值也會(huì )大增加,造成電容器發(fā)生局部放電不能熄滅,這也是電容 器損壞的一個(gè)主要原因。
由于電容器對諧波電流的放大作用,它不僅危害電容器本身,而且會(huì )危及電網(wǎng)中的其它電氣設備,嚴重時(shí)會(huì )造成電氣設備損壞,甚至破 壞電網(wǎng)的正常運行,因此,必須要解決好電容器對諧波電流的放大問(wèn)題,加強諧波的抑制與防范。


主要用途與適用范圍
ZUIC-9K系列智能濾波式無(wú)功補償模塊是由智能測控單元、智能型過(guò)零投切繼電器、智能保護單元、低壓濾波電力電容器組成一個(gè)獨 立完整的智能補償單元。替代由智能無(wú)功控制器、熔絲(或微斷)、晶閘管復合開(kāi)關(guān)(或接觸器)、熱繼電器、指示燈、低壓電力電容器、 干式串聯(lián)電抗器多種分散器件組裝而成的自動(dòng)無(wú)功補償裝置。
產(chǎn)品主要應用于諧波十分嚴重場(chǎng)合的無(wú)功補償,能夠可靠運行,不會(huì )產(chǎn)生諧振,對諧波無(wú)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6%、7%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為5次的電氣環(huán)境,串接12%、13%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為3次的電氣 環(huán)境。
本產(chǎn)品符合:國家標準GB!丁15576-2008(我公司為本標準主要起草單位)

功能特點(diǎn)

模塊化結構
智能電容器為模塊化結構,體積小、現場(chǎng)接線(xiàn)簡(jiǎn)單、維護方便。只需要增加模塊數量即可實(shí)現無(wú)功補償系統的擴容。

過(guò)零投切
零投切由核心器件智能型過(guò)零投切繼電器實(shí)現零電壓投、零電流切,即“過(guò)零投切”,降低系統功耗。因此電容器投切過(guò)程無(wú)涌流沖擊、 無(wú)切除過(guò)電壓、無(wú)燃弧現象。

保護功能
智能電容器具有過(guò)電壓、過(guò)電流、欠電壓、失壓保護、缺相、短路保護、電容器和電抗器過(guò)溫保護、諧波超限保護、容量損耗超限報警、 投切故障報警、電路故障報警、通訊故障報警等功能,有效保障電容器安全,延長(cháng)設備壽命。低壓電力電容器體內溫度保護是其重要保 護之一,工作電源電壓過(guò)高。過(guò)諧波及環(huán)境溫度過(guò)高均會(huì )嚴重影響低壓電力電容器的使用壽命。設置低壓電力電容器體內溫度保護,可 以在其體內溫度超值時(shí)退出運行,從而延長(cháng)低壓電力電容器的使用壽命。

控制技術(shù)
投切判據為功率因數及無(wú)功功率,采用無(wú)功潮流預測和延時(shí)多點(diǎn)采樣技術(shù),功率因數低于設定值時(shí),根據負荷無(wú)功缺額分級差控制投切, 確保投切無(wú)振蕩。重載時(shí),無(wú)功得到充分補償。

智能網(wǎng)絡(luò )功能
控制器可要可不要,智能電容器可自成系統工作,實(shí)現低壓無(wú)功自動(dòng)補償功能,個(gè)別智能無(wú)功補償電容器故障后自動(dòng)退出,并不影響其 余工作。采用智能網(wǎng)絡(luò )技術(shù),構建485通迅網(wǎng)絡(luò ),多臺電容器并聯(lián)使用,自動(dòng)生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò ),其中地址碼最小的一個(gè)為主機,其余則為副機.構成低壓無(wú)功自動(dòng)控制系統。個(gè)別副機故障自動(dòng)退出,不影響其余工作,主機故障自動(dòng)退出,在其余副機中產(chǎn)生一個(gè)新的主機, 組成一個(gè)新的系統。

優(yōu)質(zhì)電力電容器
智能電容器中的電容器組件采用漸進(jìn)式加厚銀鋅鍍膜工藝,銀鋅鍍膜具有良好的導電性和穩定性,同時(shí)厚度與該處的電流密度成正比,因此工作時(shí)發(fā)熱量小并且均勻,極大地提高了低壓電力電容器的容量穩定性,極少衰減,電容器整體高真空下浸漬技術(shù),保證了電容器具有極好的穩定性和超長(cháng)的使用壽命。

人機聯(lián)系
采用液晶大屏幕全中文顯示器和按鍵實(shí)現人機聯(lián)系。液晶顯示器上實(shí)時(shí)顯示網(wǎng)絡(luò )狀況及電容器運行數據:包括無(wú)功功率、系統功率因數、 電壓、電流、電容器電流、諧波畸變率、電容容量、電容器體內溫度、CT變比,聯(lián)機臺數等。

故障自診斷技術(shù)
通過(guò)實(shí)時(shí)監測智能電容器內部零投切開(kāi)關(guān)、斷路器、電容器等零部件運行狀況,并在液晶顯示器實(shí)時(shí)中文提示。便于故障快速定位。從 而實(shí)現免維護。

傻瓜式操作模式
能自動(dòng)識別和設置用戶(hù)外配總柜互感器變比,自動(dòng)識別二次互感器取樣信號極性。接線(xiàn)無(wú)極性錯接之憂(yōu)慮,每臺能自動(dòng)生成通信地址編 碼,無(wú)需人工設置,即連即用。

混合補償功能
可實(shí)現分相補償。在三相負荷不平衡場(chǎng)合,可采用三相與分相相結合方式,根據每相無(wú)功缺額大小,對三相分別投切,達到無(wú)功最優(yōu)化。

濾波功能
有效抑制高次諧波涌流,對高次諧波形成低阻抗通路。對諧波具有吸收泄放作用,能消除高次諧波對電容器的影響,減輕和抑制諧波電 流和閃變電流,保護電路及電容器過(guò)載,防止電容器過(guò)熱、絕緣介質(zhì)的老化、自愈性能下降、使用壽命降低。

安裝維護方便
ZUIC-9K系列智能濾波式無(wú)功補償模塊安裝設計為座式安裝,模塊化結構,組合靈活,擴容方便,在低壓成套柜中安裝簡(jiǎn)單,便于維護。

高品質(zhì)干式串聯(lián)電抗器
產(chǎn)品的干式串聯(lián)電抗器,體積小、重量輕、高品質(zhì)、低溫升、低功耗,并且具有極高的耐熱等級,可確保電抗器在高溫下亦能安全地無(wú)噪音地運行。

型號及含義


產(chǎn)品設計序號如:
ZUIC-9KS/0.48-40-7%表示共補40kvar電容電壓480V串接7%電抗,三相補償用于400V系統。
ZUIC-9KF/O.28-20-7%表示分補20kvar電容電壓280V串接7%電抗,分相補償用于400系統。

串聯(lián)電抗器電抗率一般取7%或13%。
電容電壓一般三相補償取480V或525V,分相補償取280V或300V,可靠性高。
電抗率為7%的產(chǎn)品主要應用于5次及以上諧波含量較高的場(chǎng)合;電抗率為13%的產(chǎn)品主要應用于3次及以上諧波含量較高的場(chǎng)合。

單組產(chǎn)品選型表

人機交互

單組產(chǎn)品安裝接線(xiàn)圖

單組產(chǎn)品外形及安裝尺寸


雙組產(chǎn)品選型表


雙組產(chǎn)品安裝接線(xiàn)圖

雙組產(chǎn)品外形及安裝尺寸


主要技術(shù)參數
環(huán)境條件
1、環(huán)境溫度:-45℃ - 55℃;
2、相對溫度:40℃, 20-90%
3、海拔高度:≤200Om;

電源條件
1、工作電壓:380V/220V±20%;
2、功率消耗:<0.5W(切除電容器時(shí));<5W(投運電容器時(shí));

電氣安全
電氣間隙與爬電距離、絕緣強度、安全防護、短路強度、采樣與控制電路防護符合中華人民共和國電力行業(yè)標準DL/T842-2003《低壓并聯(lián)電容器裝置使用技術(shù)條件》中對應條款要求;

保護誤差
1、電壓:≤0.5%;
2、電流:≤1.0%:
3、溫度:±1℃(電容器),±30℃(電抗器);
4、時(shí)間:±0.Ols;

零投切開(kāi)關(guān)參數
1、零投切偏移度:≤2.5o;
2、耐電壓沖擊:≥AC2500V(DC4000V);
3、耐電流沖擊:≥50倍額定電流;

可靠性參數
1、控制準確率:100%;
2、投切允許次數:100萬(wàn)次;
3、電容器容量運行時(shí)間衰減率:≤1%年;
4、電容器容量投切衰減率:≤0.1%萬(wàn)次;
5、年故障率:≤0.1%;

無(wú)功控制參數
1、無(wú)功控制誤差:≤最小電容器容量的75%;
2、無(wú)功容量:?jiǎn)闻_≤(50)kvar共補;≤30kvar(分補);雙臺≤(30+30)kvar共補;≤(30+30kvar(分補);

測量誤差
1、電壓:≤0.5%(在80-120%電源額定電壓范圍內);
2、電流:≤1%(在5-20%額定電流范圍內);≤0.5%(在20-120%額定電流范圍內);
3、功率:≤1%;
4、溫度:±1℃;

典型設計電氣原理圖


智能電容器安裝數量參考表


注:智能濾波式無(wú)功補償模塊產(chǎn)品內有電抗器,工作時(shí)有較大熱量產(chǎn)生,因此電氣柜內應裝設溫控散熱電扇。
普通式智能無(wú)功補償電容器產(chǎn)品臺數較多時(shí),為便于散熱,因此電氣柜內應裝設溫控散熱電扇。

典型設計例圖
諧波治理與無(wú)功補償成套三相共補設計舉例
1、此例諧波治理與無(wú)功補償成套應用設計舉例包括:箱式變、公用變、專(zhuān)用變、綜合變GGD/GCK/GCS/MNS等配電柜的無(wú)功補償和諧波抑制。
2、應用場(chǎng)合:三相負荷平衡場(chǎng)合,6%,7%電抗率的模塊主要用于大功率直流電機、風(fēng)機、變頻器等非線(xiàn)性設備產(chǎn)生的5、7次及以上的諧波補償場(chǎng)合,且以上非線(xiàn)性設備比例≤50%變壓器容量,存在一定量的諧波,電容器額定電壓的選取宜不低于480V。12%
13%電抗率的模塊主要用于硅整流、單晶爐、鑄錠爐、熔煉爐、中頻爐、軋機、等非線(xiàn)性設備產(chǎn)生3次及以上諧波補償的用電場(chǎng)所,且以上負荷中非線(xiàn)性設備比例≤50%變壓器容量存在大量諧波,電容器額定電壓的選取宜不低于525V。


諧波治理與無(wú)功補償成套混合補償應用設計舉例
1、此例無(wú)功補償包括:箱式變、公用變、專(zhuān)用變、綜合變GGD/GCK/GCS/MNS等配電柜的無(wú)功補償和諧波治理;智能電容器
2、應用場(chǎng)合:三相負荷不平衡場(chǎng)合,6%,7%電抗率的模塊主要用于大功率直流電機、風(fēng)機、變頻器等非線(xiàn)性設備產(chǎn)生的5、7次及以上的諧波補償場(chǎng)合,且以上非線(xiàn)性設備比例≤50%變壓器容量,存在一定量的諧波,電容器額定電壓的選取宜不低于480V。12%、13%電抗率的模塊主要用于硅整流、單晶爐、鑄錠爐、熔煉爐、中頻爐、軋機、等非線(xiàn)性設備產(chǎn)生3次及以上諧波補償的用電場(chǎng)所,且以上負荷中非線(xiàn)性設備比例≤50%變壓器容量存在大量諧波,電容器額定電壓的選取宜不低于525V。

   
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