关于低压电容补偿柜的设计研究
王炳 吕凤文
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王炳 吕凤文,. 关于低压电容补偿柜的设计研究[J]. 电气学报,2024.2. DOI:10.12721/ccn.2024.157018.
摘要:
本文主要以低压电容补偿柜的设计作为研究论点,先对低压电容补偿柜的工作原理进行分析,然后详细阐述了低压电容补偿柜的设计要点,主要包括柜体设计、元器件安装设计、电容器设计,最后对低压电容补偿柜设计的注意事项予以相应的总结,旨在不断提升低压电容补偿柜的设计水平。
关键词: 低压电容补偿柜设计
DOI:10.12721/ccn.2024.157018
基金资助:

通过对低压电容补偿柜的设备组成进行分析,主要在主回路和控制回路的设备中得到了安装。通常来说,电容补偿柜所需的经费较低,且操作的便捷化程度较高,故在全国各大工厂中得到了广泛应用。但是在实际应用中,电容补偿柜的问题较多,比如在功率因数等方面。现如今,诸多工厂的低压电容补偿柜的不完善之处较多,不仅对于工厂的正常施工造成了极大的影响,难以保证供电系统供电的正常性,也会导致潜在损失的趁虚而入。因此,要想有效防止电容补偿柜故障的出现,对于企业来说,在电容补偿柜的开发方面,应充分满足高功率、低故障率等需求,致力于工厂工作效率的稳步提升,进而使企业收获理想的经济效益与社会效益。

一、低压电容补偿柜的工作原理分析

在感性负载设备使用中,如电动机等,应提前建设交变磁场,但是在这一过程中,无功功率的消耗现象比较严重。在无功率状态下,很难保证电机运转的正常。设备在做功时,主要对部分的有功功率进行应用,在电流数值不断增加过程中,会明显改变系统中的总电流【1】。如果感性负载无功电流数值与相应标准差距较大,功率因数不仅会受到严重影响,而且也会大大增加电线路压力,继而降低电力变压器等带负荷能力,使得线路以及电力设备的利用率每况愈下,使得线路功率损耗的增加幅度大大增加。基于此,应对额外无功补偿设备进行安装,借助人为方式,将系统功率因数水平提升上来,使系统运行的电流处于可控制的范围内,进而推动设备利用率的稳步提升【2】。在常规方式中,配备并联电容器的方式较为常见,通过电容器无功电流,可以顺利抵消系统中所需的无功电流,保证感性负载电源安全稳定地传输,避免因设计不合理导致无功能量交换等问题的发生。

二、低压电容补偿柜的设计要点

(一)柜体设计

在柜体设计中,C型材的应用价值是比较显著的,在GCK柜深设计时,800mm或1000mm都是适宜的,通过2.0mm的钢板的应用,为仪表门与侧板的设计提供合理的依据,而对于柜子的宽度设计,应与容量的大小相互结合,其中,600mm、800mm 和1000mm都是可行的【3】,通常来说,柜高在2200mm左右即可。在设计过程中,补偿主柜与副柜也是不容忽视的,其中,单柜的容量应在360kVar以下。

要想将柜体的设计水平提升上来,在电容器运行过程中,所产生的热量较多,面对电容问题的发生,极容易为爆炸、火灾等安全事故埋下隐患,所以,在低压补偿柜的设计上,应提高对通风设计的重视程度。同时,为了有效控制电容器的温度,可将排风扇安装在柜体上,并加强强制通风系统的构建,为出风口的设计提供技术性方面的指导。此外,柜与柜之间应保证高度的独立性,独立化设置电容器与电抗器,同时接触器、熔断器等器件,也要独立于电容器与电抗器,旨在有效控制事故的发生。为了防止操作人员接触到暴露的母排,应加强标识性阻燃隔板的设计,这是至关重要的。

(二)元器件安装设计

在低压电容补偿柜设计中,负载因素、装置各种元件间是要进行深入分析的,首先,在选择元器件时,刀熔开关在主开关中具有较高的应用优势;低压电容器在选择时,应对自愈式的并联电容器予以优先考虑。其次,在元器件配置时,静态补偿设计与动态补偿设计都是比较可行的。其中,为了保证静态补偿配置的高效率运行,在选择保护器时,应根据半导体的介质选用各项性能切合的快速熔断器,而且在对熔断器熔芯进行选择时,其要求也是比较严格的,在切换电容器时,使用的接触器应达到CJ19的系列标准,其有助于电路开断过程电压的有效控制,进而将合闸涌流对电容器的冲击力降至最低。最后,在我国现代电子技术不断发展过程中,供电系统中增加的非线性负荷较多,这不仅会造成电网中谐波的出现,而且也不利于补偿装置的顺利进行,所以在电容器中,应注重电抗器的有效串接,确保设备运行效率的稳步提升。

(三)电容器设计

1.电容器的选择

首先,如果电容一致,应对年限更长的类型予以优先选择,以此来与工厂的实际需求相符。其次,在电容器选择时,应加强对机器自愈功能的分析【4】,如分段薄膜技术等为不错的选择。但是应将掉油浸式的电容器排除在外,以免引发火灾。

2.电容器的保护

在用电质量检测中,如果在V-THD<3%或者I-THD<10%范围内,将会为谐波埋下隐患,对此,应加强解谐性补偿柜形式的应用,将电容器的使用年限拓展开来。同时,对于传统的空气开关,与现代电容器并不适用,所以在电容投切时,应注重向复合型开关进行改造,有效控制涌流与电容断开时的拉弧。此外,单片机型,可以精准化分析计算功与无功的取样值,然后独立化设置备用电容器与工作的电容器,进而使各个电容器的运行时间尽量趋同化、统一化。

三、低压电容补偿柜设计的注意事项

第一,从现场负载变化情况出发,合理选择投切开关类型,如果负载类型的稳定性较高,整体电流并无明显的波动,静态投切补偿装置更为适合;第二,与现场负载变化情况紧密相结合,为选择无功补偿控制器模式提供有力的帮助;第三,在设计无功补偿柜内回路保护中,一体式快速熔断器隔离开关的应用价值较为凸显,加强短路保护处理,出自于对回路保护的操作要求分析【5】,微型断路器并不合适,以免影响到微型断路器分段能力;第四,在电容器选型中,应充分考虑电抗器串联后的抬升电压等内容,从实际需求出发,保证额定电压等级的合理配置,进而为电容器的使用助力;第五,对于无功补偿装置,良好的通风散热效果是必不可少的,将电容器室温度控制在合理范围内,其中,应保证设施的通风散热性。

四、结束语

通过本文的研究与论述,低压电容补偿柜设计,是整体变电所运行的关键性影响要素之一,所以对于技术人员来说,应加强补偿柜设计,从变配电系统的运行情况出发,以此来保证补偿柜设置方案的合理性与科学性。与此同时,通过新型设计的低压电容补偿柜的应用,有助于功率因数的提升,促进工厂工业生产的顺利进行,从而推动实际经济效益的提升。此外,也要将安全保护与控制力度提升上来,各个元器件应不断规范安装与隔离过程。

参考文献:

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[3]刘青松, 邓军, 伍衡, 楚金伟, 王奇, 孙勇. 500kV变压器低压侧电压不平衡度仿真及应用研究[J]. 变压器, 2018, 55 (10): 36-40.

[4]孟祥忠, 李宾. 基于FFT的低压无功功率自动补偿控制器的设计与应用[J]. 工业仪表与自动化装置, 2018, (05): 71-75.

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