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低压滤波及补偿系统
低压滤波及动态无功补偿系统
低压滤波及动态无功补偿系统
产品说明:
  一、前言
  随着现代电力电子技术的快速发展,用电设备和电网之间存在大量无功往复交往,由于无功的存在使电网的利用率降低;大量功率开关器件的使用产生大量谐波,使得电网的供电质量大大降低,并影响用电设备的正常使用。采用低压滤波及动态无功功率补偿有如下意义:
  提高功率因数
  采用就地低压滤波及动态无功功率补偿,用容性无功电流实时地抵消负荷产生的感性无功电流,可以提高电网的功率因数。
  提高供配电系统的利用率
  用电设备和电网之间存在的大量往复交换的无功功率占用了电网的许多容量,使得电网的利用率降低。就地低压滤波及动态无功功率补偿可以使电网尽量少的提供无功,使得电网的视在功率接近于有功功率,提高了电网的供配电能力(也相当于增容)。
  稳定网压
  网压波动主要由无功功率引起,采用就地低压滤波及动态无功功率补偿后可以减小电网电压及变压器二次电压的波动,有利于电网和用电设备的正常运行。
  滤除谐波,净化电网
  采用就地低压滤波及动态无功功率补偿,针对5次、7次、11次、13次谐波电流分别设计滤波器,滤波器对5次、7次、11次、13次谐波电流呈低阻抗,由负载产生的谐波电流流入专门设计的滤波器(被滤除),使流入变压器的谐波电流及电压畸变率达国标GB/T14549-93,从而达到净化电网,提高电网供电质量的目的。
  降低供配电损耗,获得节能效益
  采用就地低压滤波及动态无功功率补偿,由于功率因数的提高,使变压器及供配电线路中的视在电流下降,降低了供配电损耗;由于高频电流的趋肤效应,使供配电线路及变压器铁芯的等效截面积减小,加大了供配电系统的阻抗,谐波电流被滤除,降低了高频电流的趋肤效应进一步降低了供配电损耗。供配电损耗的降低给用户带来了节能效益。
  减小变压器温升和损耗
  变压器的温升与流过变压器的视在电流成正比,变压器的损耗与流过变压器的视在电流的平方成正比。采用就地低压滤波及动态无功功率补偿使流过变压器的视在电流降低,因此可以减小变压器的发热和损耗,延长变压器的使用寿命。

  二、基本原理
  电网向用电设备提供的负载电流有有功电流和无功电流,无功电流在电源和负载之间往复交换,使电网供电设备的功率因数降低导致供电能力降低。
  本系统的基本原理就是利用实时检测到的负载电流进行谐波频谱分析,按给定的控制策略对装置进行实时控制,滤除负载中谐波电流,同时产生的
  容性无功电流实时、快速、准确地抵消电网中的感性无功电流,从而提高功率因数,稳定负载电压,保证用电质量,提高供电设备的供电能力,并降低电网损耗。
  系统组成
  1、总电流、负荷电流检测电路:作为谐波及无功计算和仪表显示。
  2、谐波计算控制单元(包括快速控制系统,液晶显示等):完成谐波及无功电流计算、投入退出命令的发送、参数设定等功能。
  3、滤波控制单元(功率单元):包括晶闸管及触发、单元管理、内部电流检测,完成投切板的命令、投入或退出该路滤波、参数设定等。
  4、电容器、滤波电抗器:完成补偿和谐波滤除。
  5、多路检测控制板:完成多路电流检测与保护。
  按本系统装置容量情况和滤波要求,分为多功能基础柜和扩展柜,扩展柜是基础柜容量的补充,基础柜可以单独进行滤波和补偿,扩展柜与基础柜配合使用。
  控制原理
  控制系统主要完成谐波及无功电流计算、投入/退出控制,单元管理部分完成晶闸管的开通与退出。控制系统单元计算出当时负载的谐波和无功容量,根据各路谐波和补偿的容量,立即通知与当前谐波滤波容量和次数一致的滤波单元的单元管理板,单元管理板立即开通晶闸管投入滤波。
  退出时原理与投入时动作原理相同。
  技术特点
  本滤波装置的作用有两点:
  其一,滤波装置对负载谐波呈现很小的阻抗,使负载产生的谐波流入滤波装置而不通过变压器注入上级电网,谐波治理达到国家标准。
  其二,装置发出的容性无功功率实时地、无冲击地跟踪负载产生的感性无功功率,使补偿后供电功率因数达到用户规定的要求,实现对电压的及时补偿和稳定。
  以上两点即可以实现稳定供电电压,降低供电电压畸变率,降低供电容量,达到降低电网谐波干扰、降低变压器温度和降低供配电损耗的目的。
  滤波装置的技术和结构就是围绕上述两点来考虑和设计的
  结构特点
  补偿装置一般分为基础补偿柜和扩展补偿柜,扩展补偿柜是基础补偿柜容量的补充,基础补偿柜对扩展补偿柜进行管理和指挥,扩展补偿柜除由基础补偿柜管理外,自身还有一些检测和故障处理的功能。整个系统由多路晶闸管控制的L-C滤波器组成。
  主控板首先对采集的负载无功电流进行快速的分析计算,算出无功电流,然后根据电网的电压现状,准确地投入/退出补偿容量,达到补偿效果。
  当电网电压超过支持网压时(可设定),主机采用网压支持算法,这时投入的电容逐步减少,以防止网压升高。

  三、产品特点
  1、晶闸管以10ms速率将滤波器投入或退出电网,电流平滑无冲击;
  2、可配置为8421投切方式,可满足用户对补偿精度的要求;
  3、30ms动态响应时间,可实现动态跟踪补偿;
  4、按国家GB/T14549-93标准治理谐波;
  5、网压支持功能,使供电网压的波动满足国标GB12326-2000的要求;
  6、可消除非对称负载引起的零序电流和负序电流,实现三相供电的平衡化;
  7、装置自身损耗0.5%-1%;
  8、故障自诊断功能保证无人值守运行的可靠性。
  9、就地补偿基波无功功率,滤除谐波无功功率,降低了补偿点到高压公共连接点的供配电损耗,节能效果明显。
  10、就地补偿可以解决高压补偿不能解决的由于负载冲击引起的低压电网的网压波动问题。
  11、进行就地补偿后,降低了供配电系统的实际输出容量,从而提高了低压变压器的供电能力,保证了设备运行的可靠性。
  12、就地补偿几乎不受背景谐波影响,保证了补偿装置运行的可靠性和设计的准确性。

  四、应用场所
  iPower600低压滤波及动态无功补偿是采用电力半导体模块作为开关,投切电力电容器组实现无功补偿的装置。该装置能有效改善用电负荷的功率因数,降低线损,提高变压器的实际负载能力,具有显著的节能效果,同时在iPower600系统中采用特定的电抗器,可有效防止谐波放大、有效吸收大部分谐波电流,使谐波电压总畸率限值及各次谐波电流含量限值符合国家标准,达到谐波治理的目的。如果使用普通的接触器投切电容器组,带来的是大的浪涌电流、慢的补偿时间、高的维护费用和短的使用寿命,我们推荐在以下场合必须使用iPower600动态补偿柜。
  1、不稳定负荷的无功功率补偿
  工厂使用大量的电气设备,无功功率损耗变化大、不稳定、如塑料厂使用的挤塑机、注塑机,以及其他行业的升降机、冲压机、电梯、破碎机、电焊机、矿山传送带等。负载具有快速或极快的无功功率变化,如汽车制造厂、摩托车制造厂等点焊机、缝焊机、焊接机的无功补偿。汽车制造厂点焊机负荷变化极为快速,并且引发大量的无功功率,总电压值的减少会导致电焊质量差并影响焊接的生产效率,稳定电流提高焊接质量、消除闪烁,充分地利用现有设备、减少基本费用开支。
  2、大量电动机启动电流集中补偿
  笼型电动机启动期间电流消耗量为正常工作的6-7倍,启动电流大部分是无功分量,用常规的接触器系统无法补偿导致很大的电压跌落,而iPower600系统能够跟随这无功电流,补偿并把它减小到符合需要的范围。在电网中通过容量投入,向系统迅速提供实时适量的无功功率,保护了用电设备。在很多场合低压滤波及动态补偿产品的使用,取代了原有的降压启动、或者是电机软启动器。
  3、钢铁厂、港口设备无功补偿
  钢厂轧机、港口桥吊、工厂吊车等场合,工作周期内需要大量无功功率,高的无功电流造成的有功损耗(Pcu)可以在变压器的高压侧和低压侧导致明显的电压降落,特别在轧机轧制、吊车起升下降的过程中电压闪变、电压波动非常明显。对于功率因数低、大型电感性负载变化而对其他设备的正常运转造成影响的场合,iPower600系列产品<20ms完成全部无功补偿,动态稳定电压,提高负荷能力,消除电压闪变波动,有效滤除谐波,整流变压器温度大幅降低,节电效果非常显著、经济效益极为可观。
  4、品质优良的无源滤波特性
  快速电容滤波有多种形式:串6%电抗的方式可以防止系统谐振、同时具有滤波功能;使用调谐回路、分支滤波的方式针对5次、7次、11次、13次等主要次数的谐波。先进的控制方式结合独特的结构设计,避免电抗器发热,电容器特性漂移,具有低成本的维护费用、长时间的稳定滤波特性。
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