ANSVC無功補償裝置助力江蘇某環保能源項目

摘要：根據無功補償原理，解決功率因數偏低的問題，結合該環保能源公司用電質量的現狀，提出無功補償解決方案，實際現場考察負載用電總結無功補償裝置的設計選型、安裝及注意事項。ANSVC無功補償裝置由自愈式并聯電容器、串聯電抗器、投切開關、低壓無功補償控制器組成，能實時檢測系統中的無功需量，進行無功補償，從而提高功率因數，減少電費支出。

1.無功功率偏低的不良影響：

1、 降低發電機有功功率的輸出

2、 降低輸電、變電設備的供電能力

3、 線路損失增大和電能損耗增加

4、 功率因數下降，電費增收，成本增加

5、 使電氣設備得不到充分發揮

在純電容無功補償中，電容器本身阻抗是容性的，隨著諧波頻率的提高，電容器的容抗會明顯減小，使得諧波被電容器放大，從而疊加在補償電流上，使電流有效值顯著增加，電容器由于諧波電流的增大產生溫度過高、絕緣老化、鼓包等問題。且諧波電流放大引發諧波電壓增大，一旦疊加到電容器的電壓上，也會使電壓有效值增加，電壓峰值增加，從而引起電容器產生局部放電且不能熄滅，這也是電容器鼓包損壞的一個重要因素。在大多數的低壓電力系統中，諧波會對電容柜產生較大的影響。現場應用總比較常見的有變頻設備數量較多、容量較大，變頻器前端沒有進線電抗器，相互之間會產生諧振，從而引起電容器經常出現鼓包發熱等情況。

通過在低壓電力電容器中串聯合理配置的電抗器，進行諧波抑制。電容器的容抗值為1/ωC；在電路中串聯對應的電抗器，該電抗器感抗為ωL，則電容器與電抗器會在某一頻率下具有確定的阻抗，從而實現在該頻率下諧波抑制。

2、項目概述

江蘇某環保能源公司，占地面積約16.6公頃，項目一期建設4條日處理500噸的焚燒線，2臺18MW的汽輪發電機組，生活垃圾焚燒能力為2000噸/天，年發電量2.72億千瓦時以上。現有多套新建2000KVA變壓器需配套兩電容補償柜，柜子尺寸為寬1000*深1000*高2200，主要負載為電動機、辦公用電、照明等。

3、解決方案

變壓器容量為2000KVA，負荷率為0.8左右，預估電容柜裝機容量為兩套300Kvar，根據現場環境預估為3、5、7次諧波為主，諧波主要影響電容正常工作，容易發熱、鼓包等，需配套14%電抗率的電抗器使用，電抗器主要功能為抑制諧波進入電容器，從而保護電容，增加電容器使用壽命。根據柜子尺寸及設備尺寸確定電容配置方案為每個柜子安裝40Kvar*6路和30Kvar*2路。

4、ANSVC無功補償裝置

4.1 概述

ANSVC無功補償裝置適用于頻率50Hz電壓0.4KV的系統中，ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化控制電力電容器投切進行補償。其原理為：ANSVC低壓無功功率補償裝置通過CT采集電流、電壓信號，由無功補償控制器計算，計算出投切電容器的方案，通過投切開關控制各組電力電容器投切。

圖3  ANSVC無功補償裝置

4.2 ANBSMJ自愈式并聯電容器

圖4  圓形電容                  圖5  方形電容器                圖6  共補分補電容器上圖示例

4.3 ANCK串聯電抗器

ANCK系列串聯電抗器與ANBSMJ系列自愈式低壓并聯電容器配套使用，主要用于提高0.4KV電力系統的功率因數，抑制電網的高次諧波，減輕電容器由諧波引起的過載，防止諧波過大，對電容器的安全運行，改善網絡電壓波形，提高供電質量和電網安全經濟運行起良好作用，適用于3、5、7、9次諧波負載的無功補償。ANCK采用銅或鋁繞組，電抗分為共補電抗（如圖7）和分補電抗（圖8），共補電抗器主要用于三相負載，分補電抗器主要用于單相負載，電抗率分為7%或14%。

 共補電抗                           分補電抗

4.4 AFK投切開關

AFK系列投切開關是低壓無功補償裝置中，用于投切電容器的產品。其基本工作原理是在控制器發出投入或切除指令后，投切開關閉合或斷開，將無功補償支路與系統連接或中斷，實現過零投切，投切過程無過壓、電弧等現象，響應時間快，可頻繁投切。投切開關分為復合開關（如圖9）和晶閘管開關（如圖10）。

圖9  復合開關圖        圖10  晶閘管開關

4.5 ARC控制器

ARC功率因數補償控制器采用高性能MCU為核心，配以高精度的電量專用芯片，是以功率因數為取樣物理量的補償器，改控制器能可靠地運行在大諧波、非正弦電流、強干擾等任何惡劣電網環境下。自適應功能保證了電力電容的使用安全，真正實現了電容補償柜的自動穩定投切，有效改善電網的功率因數

產品的主要特點：缺相保護、過溫保護、過壓欠壓保護、電壓電流諧波保護、多種編碼投切、補償方式多樣化。

開孔尺寸（mm）：138*138

圖11  控制器外形          圖12控制器尺寸

4.6 技術參數

5 結語

ANSVC無功補償裝置可滿足該環保能源項目中無功補償的需求，提高電能質量，可以降低電網損耗和用電成本，能保障電力系統的安全用電、連續供電和經濟運行。ANSVC無功補償裝置在運行中安全可靠，保護功能齊全，通過RS485與后臺配合使用，能夠更加方便快捷地檢測電網系統，減少人力資源的投入。