低壓智能電容器在JP補償柜中的改進和應用

虞衛(wèi)東

摘 要：工業(yè)企業(yè)在日常生產(chǎn)中，對于用電量的需求極大，各種大型電力設備的正常運轉(zhuǎn)需要電力供應系統(tǒng)具備良好的穩(wěn)定性和高效的供電能力。然而在電力系統(tǒng)供電過程中由于用電設備大多數(shù)都屬于感性負載設備，所以從總體上降低了電網(wǎng)運行的功率，增加了電流無功功率，造成大量的電能損失，與此同時，還會對設備的正常運轉(zhuǎn)造成影響，加速了設備的損耗。為了降低電流無功功率所帶來的負面影響，使用低壓電容器對設備進行功率補償是一種行之有效的解決方案。JP補償柜是一種補償功率的常見設備，其核心裝置是低壓電容器，人們不斷致力于電容器的研發(fā)和改進，目前，新型的低壓智能電容器以其獨特的優(yōu)勢正被廣大企業(yè)所采用，大大提升了企業(yè)用電的功效。文章?lián)Φ蛪褐悄茈娙萜鞯臉嬙旒斑\行原理加以系統(tǒng)介紹，旨在擴大其應用范圍，切實提高電網(wǎng)的總體運行效能。

關鍵詞：優(yōu)點；存在問題；并聯(lián)運行設計

在低壓供電系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)由于電壓或電流變動造成的無功功率消耗，浪費了大量的電力資源。為了有效解決這一問題，通常會在電力供應系統(tǒng)中加入低壓電容器來提高電流的實際功率，但一些大型設備在運行時往往會產(chǎn)生大量的諧波干擾，如果只將電容器接入電力系統(tǒng)，會產(chǎn)生諧波的擴大效應，導致電力電壓系統(tǒng)紊亂，起到反效果。將電容器與補償柜相結合，可以有效防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，補償柜本身具有抗諧波干擾的能力，因此，可以保證低壓電容器功能的正常發(fā)揮。目前，JP補償柜在開放和使用中還存在一些結構的功能上的問題需要進一步改進，例如，柜體體積過大，線路調(diào)試較為復雜，不利于安裝和維修等問題，補償柜中支路一般包括四路，并由外部裝置統(tǒng)一控制[1]。

在節(jié)能性方面，低壓智能電容器實現(xiàn)了降低能耗，經(jīng)濟環(huán)保的目標，由于其體積大幅縮小，使得生產(chǎn)設備所需的原材料數(shù)量減半，節(jié)省了大量資源，而且其耗電量也縮減到原來的一半左右，進一步實現(xiàn)了節(jié)能功效。電容器投切方式也更加智能靈活，降低了投切過程中電流和電壓的沖擊量，保證了投切的效率和安全性。另外，低壓智能電容器對不同相位實現(xiàn)了分別的無功補償，彌補了傳統(tǒng)單一線路補償?shù)娜毕輀2]。

傳統(tǒng)的低壓電容器主要存在如下缺陷和運行障礙：其一，由于低壓并聯(lián)電容器在控制時各條線路是單獨運行的，所以就需要合理協(xié)調(diào)的分配投切時間，保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，而如此一來，就大大增加了系統(tǒng)線路運轉(zhuǎn)的等待時間，降低了系統(tǒng)運行的效率[3]。其二，由于電容器設備本身線路操控系統(tǒng)與整個電網(wǎng)運營系統(tǒng)是一個整體，所以，在電流功率補償操作時如果電容器發(fā)生設備故障，在檢修時就必須切斷整個電力運營系統(tǒng)的線路，致使系統(tǒng)設備必須中斷運行。

1 設計科學合理的并聯(lián)系統(tǒng)

硬件設備是保證電容器正常運行的關鍵和基礎，在選擇硬件設備時 ，要注意其與整體系統(tǒng)的融合性與協(xié)調(diào)型，同時，要采用技術含量較高的新型硬件裝置，實現(xiàn)功率補償?shù)淖罴研ЧＭ肚性O備的選擇要注重其智能化控制效果，在主控制系統(tǒng)的設置方面，要根據(jù)和設備相關需要科學設置各項參數(shù)指標，以滿足設備正常運轉(zhuǎn)的要求。合理控制投切系統(tǒng)也是在并聯(lián)運行設計過程中所要考慮的主要因素。[4]

該處理器可配置兩路通用異步接收/發(fā)送裝置串行通信口，其中一路轉(zhuǎn)換成RS485通信，與上位機的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)連接；另一路串口轉(zhuǎn)換成RS232為多臺低壓智能電容器并聯(lián)工作時通信專用[5]。

1.1 低壓智能電容器通信地址設置

在設計時將低壓智能電容器的通信地址設置為，由操作人員直接撥碼的開關完成。撥碼開關設為4位，由微處理器I/O口采集開關狀態(tài)，設置從0000-1111共16個不同地址。在軟件中，文章定義地址設置為0000的智能電容器為單獨運行狀態(tài)，地址為1111的智能電容器為退出運行狀態(tài)，其余地址均為組網(wǎng)運行狀態(tài)。

1.2 自動組網(wǎng)功能

在有多個電容器投切控制器同時應用的情況下，采用RS232通信將各低壓智能電容器并聯(lián)組網(wǎng)，設置處理器串口工作于模式2或模式3狀態(tài)下，每幀信息為11位，構成一主多從的串行通信網(wǎng)絡。

2 電網(wǎng)側(cè)電流信號的處理

在傳統(tǒng)的無功補償控制器設計中，電網(wǎng)側(cè)的電流信號一般都是直接使用標準電流互感器二次側(cè)的電流信號[6]。文章在設計中將電網(wǎng)側(cè)的標準電流互感器的二次側(cè)電流信號接入特制（穿心式結構）的電流互感器，將標準電流互感器二次輸入電流轉(zhuǎn)換為小幅值的電壓信號，提供給多臺并聯(lián)的低壓智能電容器模塊使用L7J，電流采樣互感器該電壓信號使用2根電纜并行接入各個低壓智能電容器模塊。

3 實際應用測試

某臺區(qū)配電變壓器容量為100kVA，設計JP補償柜為一路400A進線、兩路200A配電出線，帶計量功能，補償容量為30kvar，分3路自動投切。使用這些改進技術對低壓智能電容器進行設計，其電氣接線由于采用了改進后的低壓智能電容器，JP補償柜的補償室內(nèi)只需安裝1臺作為補償總開關的塑殼短路器和3臺容量為10kvar的低壓智能電容器；接線部分只需要將QF5的出線分別引入各低壓智能電容器，同時再將CT4、CT5、CT6的二次輸出引入配套的電流采樣互感器；各智能電容器的二次接線采用標準屏蔽雙絞線互聯(lián)。

3臺低壓智能電容器的通信地址分別設置為0001、0010和0011，并將外部通信RS485總線接人上位機進行觀測。通電運行后，第一臺智能電容器地址為0001，默認成主機，通過RS232總線查詢組網(wǎng)情況，得到其余3臺智能電容器模塊的回應，獲得其余模塊的數(shù)量、容量、開關信息，成套裝置在0001號模塊監(jiān)測實時無功功率的情況下投切電容器；將第二組智能電容器的地址設置為1111，該電容器立即分斷開關、退出運行并閉鎖，0001號主機隨即報告0010號電容器模塊故障，并協(xié)調(diào)與001 1號模塊進行投切補償?；謴统跏紶顟B(tài)后重新通電運行，將第一臺電容器的地址由0001改為1111，原主機立即退出運行，10 S后通信地址為0010號的第二臺主機自動升級為主機，取得與上位機的通信，協(xié)調(diào)自身與第三臺電容器進行投切補償。

4 結束語

建設節(jié)約型社會是我國政府在現(xiàn)階段社會經(jīng)濟發(fā)展進程中所大力提倡的，在對資源進行開發(fā)利用時，要注重其使用的高效性，采取一切可行的措施降低對能源的消耗。電力能源是我國目前主要的能源供給來源，是保障社會經(jīng)濟正常運轉(zhuǎn)的前提，由于大型工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在電力使用過程中存在嚴重的電能浪費現(xiàn)象，為了改變這一現(xiàn)狀，可以通過在用電系統(tǒng)中加入低壓智能電容器達到節(jié)能的作用。JP補償柜是一種常見的功率補償設備，改進低壓智能電容器節(jié)能技術可以有效提高補償柜的節(jié)能功效。

參考文獻

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[3]朱毅，駱和平.低壓電網(wǎng)無功補償最優(yōu)方式和補償容量的選擇[J].水利科技，2005（4）：49-51.

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[6]國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術原則[Z].2004.

[7]鄭安平，張勁，朱專政.新型配電變壓器監(jiān)測終端的設計[J].微計算機信息，2006（22）：244-246.