安科瑞智慧型动态无功补偿的工业应用——以江苏某陶瓷生产企业配电房改造为例

时间：2024-08-20作者：安科瑞电子商务(上海)有限公司浏览：33

0、引言

随着现代社会经济和文化的不断发展，陶瓷生产行业的整体用电量激增，但同时也带来了一系列的电能质量问题，陶瓷生产企业的主要负荷有滚压成型机、球磨机等，例如球磨机采用变频驱动。由于原材料体积不规则，球磨机运行冲击电流较大，同时产生3、5、7次等谐波，导致传统无功补偿响应跟不上、电容器损坏较多、功率因数较低，影响了电力系统的稳定。




1、无功补偿概述

在交流电力系统中，绝大多数负载都是感性负载，如变压器、电动机、压缩机、空调等，其等效电路可看作电阻R和电感L的串联电路，如下图4所示。



由图5的相量图可知，没有投入电容C时，电压U和电流I的相位角为φ1，投入电容C后，电压U和电流I的相位角为φ2，电压电流的相位角减小了，则系统的功率因数得到了提升。当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换，如图6所示。这样，感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，不仅可以提高功率因数和系统电压，还能有效地减少系统电能损耗。



从无功相位角度进行分析，纯阻性负载的电压和电流同相位，感性负载的电压**前电流，容性负载的电压滞后电流，如图7所示。






2、无功补偿的形式

2.1 LC无功补偿
LC无功补偿属于传统的电容补偿，工作时并联在电力系统中，根据电网中负载功率因数的变化，控制电力电容器投切进行无功补偿。其原理为：通过CT采集电压、电流信号，再由控制器计算出投切方案，控制投切开关（复合开关、晶闸管开关等）对各组电力电容器进行投切。如图8所示。







2.2 SVG无功补偿
SVG属于有源型无功补偿设备，它将三相桥式电路通过电抗器并联到电网，根据系统的无功功率，通过IGBT功率变换器输出满足要求的容性或感性基波电流，从而实现动态无功补偿，不会出现过补或欠补现象，且补偿平滑，不会产生对负载和电网的涌流冲击。其原理如图9所示。







2.3 智慧型动态无功补偿
LC补偿在负荷变化较快或存在冲击负荷的场合无法做到快速响应，易出现过补或欠补，其次LC补偿装置中的并联电容器对谐波电流具有放大作用，*引起系统谐振，但在成本上较为经济。SVG可对感性和容性无功进行连续快速补偿，避免过补和欠补的发生，且不会与系统或负载设备产生谐振，适用于负载快速变化的场合，但其成本也相对较高。

鉴于上述两种补偿方式的优缺点，人们通过研究设计出来一种用于无功补偿的新型电力电子装置——智慧型动态无功补偿装置。它采用了一种无功补偿综合控制方法，加入控制器来控制SVG模块和LC模块投切，用SVG模块的快速响应、准确补偿的特性来弥补LC模块响应速度慢、分级补偿的缺点，相对于全SVG补偿又降低了成本。其补偿原理如图10所示，检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，然后通过控制器控制SVG模块**投入补偿，随后投入LC模块，调节SVG模块输出电流以满足无功需求，使功率因数达到设定值。



LC补偿（电容补偿）和LC+SVG补偿（智慧型无功补偿）的补偿曲线对比如图11、图12所示。






3、智慧型无功补偿的工业应用案例

江苏某陶瓷生产企业的主要负荷为球磨机，在运行时的电流冲击很大，现场谐波以3、5、7次为主，影响了电力系统的稳定，导致补偿电容器损坏较多、系统功率因数较低。现场配电房的变压器容量为1600kVA，原电容柜装机容量300kvar。智慧型无功补偿方案应用前后的电能质量数据如图14、图15所示。



根据现场工况，我们采用安科瑞LC+SVG综合控制的智慧型无功补偿方案，由前期测量数据估算所需整柜容量为500kvar（两台250kvar，主辅柜），另外考虑现场谐波以3、5、7次为主，LC电容补偿采用电抗率14%的电抗器与补偿电容进行串联匹配，更能有效的抑制谐波和保护电容器。通过控制器协调ANSVG-S-G 100kvar模块与电容器同时进行无功输出，对比治理前后的数据，功率因数由0.87提升到0.98，因为SVG在无功补偿的同时也能治理部分谐波，所以B相的电流畸变率由原来的23.28%降低到9.06%，达到了明显的治理效果。表1为单台装机容量250kvar智慧型动态无功补偿装置主要设备元件的配置方案。

表1-单台250kvar智慧型动态无功补偿装置主要设备元件配置方案






4、结束语

本文对安科瑞智慧型动态无功补偿方案进行了简述，该方案融合了LC补偿和SVG补偿的优势，实时协调控制电容器和SVG补偿模块进行混合无功补偿，确保了无功补偿的快速性、连续性和准确性，同时方案成本也能被大多数企业所接受。通过工程实际案例的应用，对比方案前后的治理效果，提高了系统功率因数，同时也治理了谐波，改善了企业的用电环境，降低了企业电能质量治理投入的大成本，有利于企业的经营和生产，为企业创造了价值。


安科瑞电子商务(上海)有限公司专注于光伏电站电力监控系统,智能电力监控与电能管理系统,大型公建能耗监测系统,预付费管理系统,无线通讯智能电表,环保用电监管平台等, 欢迎致电 18701808662

• 词条

  词条说明

• 浅谈企业能耗在线监测系统规划与建设

  摘要：企业能耗在线监测系统是应用信息化技术建设数字化能源管控系统，实现能耗在线监测，实时、准确地掌握重点行业、重点企业及关键工序的能源消耗情况。文中详细介绍了企业能耗在线监测系统的建设背景、建设需求、建设原则和目标、主要建设内容，以及产生的经济和社会效益等。关键词：能耗；节能管理；用能权；碳排放；在线监测0引言 工业是能源消耗的主要领域，工业能耗占全社会能耗比重过70%。随着我国工业化、

• 天津市舜新城市广场远程预付费电能管理系统的设计及应用

  前言       天津市发展改革委印发通知，自2019年7月1日起，天津市一般工商业电价每千瓦时平均再降低5.09分。针对商场商户电价由原来的全天统一电价，改为按峰平谷不同时段不同电价进行收费计量。天津市舜新城市广场为响应**电价修改的政策，对商场内原有商户计量收费的电表进行改造。项目概况       天津市舜新城市广

• AFPM100/B消防电源在安徽外经德盛广场项目的应用

  安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 摘要：本文简述了消防设备电源监控系统的组成原理，分析了消防设备电源监控系统在应用中的设计依据和相关规范。通过安科瑞消防设备电源监控系统在安徽外经德盛广场项目的实例介绍，阐述了消防设备电源监控系统功能的实现及其重要意义。 关键词：消防设备电源；监控系统；AFPM100/B；AFPM3；消防电源监控系统； 0 项目概述 德盛广场是安徽省外经建设(

• Acrel-5000能耗监测系统在中国银行安徽分行办公楼的应用

  安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 201801   【摘要】：针对大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的问题，利用计算机网络技术、通讯技术、计量控制技术等信息化技术，实现能源资源分类分项精确计量和能源资源运行监管功能，清晰描述建筑内总的用能现状；实时监测各供电回路的电压、电流和功率等电力参数，识别有效负荷与无效能耗，从而可通过技术或行为节能方式，实现建筑的有效节能。   【关