摘要：本文對低壓配電網內無功功率補償、諧波治理等技術的解決方案， 以及成套裝置中所需元器件的選型進行了簡單的闡述。
關鍵詞：濾波電抗器 濾波成套裝置 諧波治理 諧波抑制器
2.5.2補償裝置是否需要配置諧波治理功能(抑制或吸收)
隨著各種新型電子設備/裝置(主要是非線性負載)的安裝使用, 在大量消耗無功功率的同時還會產生大量的諧波, 對公用電網造成了很大的“污染”。由于諧波的產生和存在, 已對電網的安全運行及用電設備的安全帶來很大的危害, 而由于諧波原因造成的電力事故和經濟損失也是有目共睹的。“諧波”－這一電網的公害, 現已引起相關部門越來越多的關注。
(1)根據GB/T14549-1993《電能質量 公用電網諧波》的要求, 必須對各種非線性負載注入電網的諧波電壓和諧波電流加以限制。當負載產生諧波或供電系統中存在諧波且超標時, 則需要設置濾波無功補償裝置。反之, 則不需要。
(2)在有些場合, 雖然諧波未超過標準的規定, 但已影響到系統的正常工作時, 也需要設置濾波無功補償裝置。
(3)在一些特殊場合, 例如:醫院、賓館、寫字樓、智能小區、民航、軍事、科研、精密測量、礦山、碼頭、冶金等, 都應該設置濾波無功補償裝置, 甚至需要配置專用的濾波裝置。
(4)在同一供電系統(同一變壓器)中, 當非線性負載(整流/變頻、中/高頻等設備, 一般情況下是諧波源)容量占總容量的25%以上時, 就應該配置濾波無功補償裝置。
筆者認為:隨著科學技術的不斷發展, 我國工業化程度的逐步提高, 傳統的無功功率補償裝置(這種方案純由并聯電容器組構成), 在越來越多的場合將不能正常的使用, 將逐步被具有濾波功能的補償裝置以及不斷出現的新型裝置所取代。
2.5.3補償裝置需要采用何種控制類型
(1)當需要無功功率補償位置的供電質量較好; 負載的無功功率變化不大(負荷相對穩定); 系統中無諧波或諧波含量較少; 可考慮采用相對固定的控制方法(固定分組、循環投切)－靜態無功補償裝置。
(2)對于負載無功功率變化較大(快)而且頻繁的場合;系統中無諧波或諧波含量較少; 則需要進行動態控制(非固定分組、快速編碼投切)—動態無功補償裝置。
(3)對于單臺的大功率平衡性負載或相對集中的小型設備, 則可考慮采用靜止的就地補償裝置。
2.5.4采用何種補償方式
(1) 當三相電壓/電流基本平衡時, 采用共補或分補的補償方式。
(2) 當三相電壓/電流不平衡時, 采用共補、分補相結合的綜合補償方式。
(3) 當三相電壓/電流嚴重不平衡時, 采用三相不平衡的補償方式。
3 補償裝置所需元器件的選取
補償方案確定后,
就要對制作裝置所需用的元器件進行功能、質量、價格等方面的分析和選取。此項工作對制作一套性能優良, 運行安全可靠的裝置來講是至關重要的, 是不能忽視的一個環節。因為同類元器件的生產廠家不計其數, 功能不盡相同, 價格也有很大的差別, 而產品質量或壽命之間的差異就更大了。所以, 當面對五花八門的同類產品時, 有關人員就不知如何選取了, 再由于所掌握的資料不全, 更有甚者只關注產品的價格因素, 而忽略了質量水平、性能指標, 以及產品功能等內在的因素, 故往往不能選擇到最合適的元器件, 甚至錯誤地選用了不符合使用功能要求的元器件, 為裝置的安全運行埋下了隱患。
3.1 控制器的選取
控制器是無功功率補償裝置中很重要的器件, 是成套裝置的指揮系統, 它的質量優劣, 功能配置, 抗干擾能力等指標, 決定了整套裝置運行的質量水平。而在無人值守的運行條件下(例如:箱式變電站等), 就顯得尤其重要, 在選型時更要慎重。時更要慎重。更要慎重。
目前市場上控制器的品種很多, 型號不統一, 功能、價格的差別是很大的, 要在眾多品牌的控制器中選擇一種合適的, 首先要結合裝置的具體情況從控制器所具有的各種功能以及控制物理量等方面來考慮, 同時也要關注價格因素。關于控制器的型號及控制物理量在有關行業標準DL/T597-1996中已有明確規定, 多數企業的產品是按此標準來命名的, 也有部分企業的產品是按自己的企業標準來命名的。無論產品型號如何命名, 關鍵是要視其基本功能和具體裝置的配置方案來選取, 否則不是功能過剩(采購成本提高)就是功能不夠而影響使用效果。
關于控制器的種類如何選擇, 在有關標準DL/T842-2003中有相關的闡述。自動控制物理量可優先選擇下列方式:(1)無功功率控制, 功率因數限制;(2)無功電流控制, 功率因數限制;(3)無功功率或無功電流控制, 電壓限制。
另外, 經對已投入運行的補償裝置中控制器使用情況的調查發現:凡是低價格的控制器, 幾乎都把功率因數作為控制物理量。在使用此類型控制器的裝置中, 能夠正常運行的比例很小, 故障率很高, 有的已棄之不用而改用手動控制。這是因為此類控制器的抗干擾能力較差, 同時由于采用功率因數作為控制物理量, 容易發生振蕩投切, 致使接觸器、電容器等元器件的損壞。在此提請有關人員關注。
3.2 投切器的選取
對于無功功率補償裝置來說, 選擇何種電容器投切執行機構, 對整套裝置的安全運行是至關重要的, 目前用于電容器投切的執行元件有多種, 歸納起來主要有：
(1)普通接觸器
此種產品屬早期的方案, 目前已基本淘汰不用。
(2)電容器專用接觸器
此種產品是在普通接觸器的基礎上增加限流電阻或限流線圈的方案來限制合閘涌流的。由于此產品安裝接線方便、運行費用低且價格低廉, 是目前市場上的主導產品。但此類產品仍然會產生投切涌流和關斷時的過電壓, 故僅適用于負載無功功率變化不大且不頻繁、系統工作較平穩的場合。另外, 此類產品生產廠家重多, 名稱、型號繁雜, 質量、價格相差很大, 請在選用時注意。
(3)無觸點電子開關
此種產品是由晶閘管(可控硅)及過零觸發、吸收保護等電路組成的投切器。隨著動態無功功率補償裝置的推廣應用, 制作技術的不斷提高, 同時晶閘管模塊的價格也大幅度下降, 使得該種投切器的應用量正逐步增加。但此類產品的組裝工藝復雜、體積較大、功耗較高、發熱嚴重(需配置專用散熱器及排風扇)、價格偏高。而且在運行時會產生諧波, 對系統會產生一定的干擾和影響。