摘要：設計一種新型節(jié)能型智能集成電力電容器，該電容器采用節(jié)能過零投切開關和智能網(wǎng)絡控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了節(jié)能化、智能化、網(wǎng)絡化、集成化、提高可靠性的功能。通過在配電網(wǎng)中的應用，達到了降低電網(wǎng)損耗、節(jié)能節(jié)材、小型化、降低維護成本的效果。

關鍵詞：集成；電容；過零投切

引言

解決好配電網(wǎng)的無功補償問題，對網(wǎng)絡降損節(jié)能較為重要。適當提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分地發(fā)揮供電設備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、減輕電網(wǎng)補償?shù)膲毫?、改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率，有效地降低電能損失，減少用戶電費。其社會效益及經(jīng)濟效益均非常顯著。因此，開發(fā)和推廣節(jié)能型的智能電力電容器對我國電力節(jié)能具有顯著的作用。

1 智能集成電力電容器的結(jié)構(gòu)設計

節(jié)能型智能集成電力電容器，是在智能電器總體發(fā)展框架上開發(fā)出來的全新一代低壓無功補償裝置。它由智能測控模塊、晶閘管復合開關模塊、線路保護模塊及電力電容器等組成。智能集成電力電容器原理結(jié)構(gòu)如圖1所示?？商娲瓉碛芍悄芸刂破?/span>、熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導線連接而組成的成套自動無功補償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置的機械式接觸器或機電一體化開關作為投切電容器的投切方式，改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，從而使新型低壓無功補償設備具有補償效果好、功耗低、體積小、節(jié)約成本多、使用靈活、維護方便、使用壽命長、可靠性高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/span>

2 節(jié)能型智能集成電力電容器的設計要點

2.1智能全自動組合的控制模式 ,實現(xiàn)過零投切

智能集成電力電容的設計要點就在于采用了電子實時檢測信號反饋、無觸點光電觸發(fā)技術、晶閘管及磁保持繼電器復合開關技術，實現(xiàn)了等電壓投切，實現(xiàn)“過零投切”(投切涌流幾乎為零)，免除了諧波注入。其智能全自動組合的控制模式，以無功功率、功率因數(shù)、無功電壓等多種參數(shù)作為控制參數(shù)，實現(xiàn)了較佳的補償組合。由于每臺電容器都帶有智能網(wǎng)絡模塊，可以形成主、從自動組合模式進行投切，相當于每臺電容器都能充當控制器，實現(xiàn)了高可靠性。混合補償是補償效果較佳化的模式，智能集成電力電容器能夠簡單和高可靠性地實現(xiàn)分相補償、混合補償?shù)葟碗s的較佳效果的補償要求。由于智能集成化電力電容器具有目前國內(nèi)較好的“過零投切”功能，確保電容投切過程中無涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃，提高控制的快速性，同時延長電容器的使用壽命。原傳統(tǒng)的無功補償裝置使用交流接觸器進行投切，交流接觸器在分斷電容器時，會產(chǎn)生很高操作過電壓，是導致電容器損壞的重要因素。采用過零投切技術后，電容器的使用壽命延長了2～3倍以上。由此帶來經(jīng)濟效益和社會效益無法估量。通過圖2和圖3可以明顯地比較出過零投切與非過零投切對電容器壽命的影響。

2.2智能網(wǎng)絡采用分散控制模式，壽命周期成本成倍降低

智能集成電力電容器取消總控制器，采用分散控制模式，每組智能集成電力電容器都有控制單元。使多組電容器的自動投切擺脫了全部依靠一個控制器的情況，杜絕因控制器故障導致整個系統(tǒng)。另外，多臺智能集成電力電容器聯(lián)網(wǎng)使用時，會自動生成一個網(wǎng)絡，其中地址碼的一個為主機，其余為從機，構(gòu)成低壓無功自動控制系統(tǒng)。如果個別從機出現(xiàn)故障，自動退出，不影響其余工作；如果主機故障，也要退出，在其余從機中產(chǎn)生一個新的主機，組成一個新的系統(tǒng)。容量相同的電容器按循環(huán)投切原則，容量不同的電容器按適補原則投切。并且具有485通訊接口，可以接入后臺計算機，進行配電綜合管理。總之，該產(chǎn)品采用智能網(wǎng)絡技術，大大提高了運行可靠性及電容的足量投入，延長了補償裝置的壽命。采用相同容量的無功補償裝置，盡管智能集成電力電容器的價格比相同容量的傳統(tǒng)電容相近或要高些，但與整體的無功補償裝置相比及整個壽命周期相比，智能集成電容器的成本成倍降低。

2.3模塊化設計，擴容方便，維護簡單

智能集成電力電容器實現(xiàn)了標準化、模塊化，取代了傳統(tǒng)的控制器、空氣開關、交流接觸器、熱繼電器、電容器，將其合為一個整體，組屏安裝的時候采用積木堆積方式。多臺電容器組屏安裝，生產(chǎn)工時比傳統(tǒng)模式減少60%以上，同時減少80%連接線，減少80%的節(jié)點，柜內(nèi)簡潔，使用現(xiàn)場快速組裝。產(chǎn)品體積小，接線簡單，隨著用電用戶電力負荷的增加，可以隨時增加電容器的數(shù)量，改變了常規(guī)模式因接線復雜，一成不變的局限性，適應企業(yè)發(fā)展的需要，可以分期投資。產(chǎn)品本身高智能化，使用傻瓜化，安裝非常簡單，較易維護。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品面板上故障指示燈亮，只要拆下電容器，換上新的，如同更換電池一樣方便。不需要專業(yè)電工可及時維修，補償效果大大提高，維護成本只有其他補償裝置的10%左右。據(jù)統(tǒng)計補償裝置維護的人工成本為5元/ kvar，若更換成智成集成電力容器，全國每年可節(jié)約1615億元。

3 智能集成電力電容器的節(jié)能效果分析

常規(guī)補償裝置接通補償電路需要交流接觸器，交流接觸器觸點需要電磁線圈保持，每只交流接觸器(按 CJ19繼電器吸持容量計算) 需消耗15W，一般每一路可接通13kvar，相當于近1kvar電容補償在開關上就要消耗1W多的電能。而智能集成電力電容器采用了磁保持繼電器，磁保持繼電器內(nèi)，銜鐵由永磁體吸持，電路接通后，不再消耗電能。因此，采用智能集成電力電容器后，電容接通后每kvar就比傳統(tǒng)無功補償裝置減少損耗1W多。另外智能集成電力電容器體積比其他自動補償裝置縮小50%左右，因此減少了大量的導線、接點、器件等電能損耗，可降低此類損耗50%左右。

目前我國在用的配電變壓器近500萬臺(數(shù)據(jù)來自中國國家電力監(jiān)管委員會)，平均容量為200kVA，總?cè)萘拷?0億kVA，無功補償按配電變壓器平均的1/3計算，現(xiàn)有配電變壓器需無功補償容量，3.3億 kvar。如果將現(xiàn)有傳統(tǒng)配電變壓器無功補償裝置換成智能集成電力電容器，按1kvar省1W算(還不計減少導線、接點的電損)，則一年可節(jié)電28.91億kWh，超過秦山核電站設計年發(fā)電量17億kWh；可減少煤耗109.86 萬t，減少氣體CO2排放量285.64萬t ，相當于增加凈化空氣的森林面積7616.94km2；可減少氣體SO2排放量517萬t，氣體NO2排放量3.36萬t ，大量節(jié)約煤炭資源，減少環(huán)境污染。近來全國電力負荷年增長10%以上，配電變壓器年增長容量為1億kVA，相當于每年新增約37萬臺315kVA變壓器。則低壓電力電容器每年新增3333萬kvar，可節(jié)電近3億kWh。

4 安科瑞智能電力電容器產(chǎn)品介紹

AZC／AZCL系列智能電容器通過內(nèi)部晶閘管復合開關電路，自動尋找較佳投入（切除）點，實現(xiàn)無弧通斷；保證過零投切，無涌流、觸點不燒結(jié)、微能耗、無諧波；同時具有抗干擾、防雷擊和電源缺相、空載跳閘的保護功能，特別適用于無功補償時切換電容器，不需加裝散熱器。

該系列智能電容器采用LCD液晶顯示器，可實時顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等電參量。

（1）AZC系列智能電容器采用晶閘管復合開關投切，較佳投切點，實現(xiàn)無弧通斷；完善的保護功能，集成在一個模塊內(nèi)，安裝方便。

AZC系列智能電容器選型：

（2）AZCL是在AZC基礎上，串接合適電抗率（7%適用于5/7次以上諧波環(huán)境，14%適用于3/5/7次以上諧波環(huán)境）的電抗，可有效解決諧波，避免諧振放大諧波，保護電容柜本身壽命。

AZCL系列智能電容器選型：

5 結(jié)語

智能集成電力電容器實現(xiàn)過零投切，采用全自動組合控制模式，提高了可靠性，達到每kvar比傳統(tǒng)補償裝置節(jié)省1W的節(jié)能效果，且具有小型化、性能*、成本低等優(yōu)勢，是無功補償?shù)睦硐朐O備。 

【參考文獻】

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• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6版
• 安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理選型手冊.2019.11版