ANSVC无功补偿装置助力江苏某环保能源项目

摘要：根据无功补偿原理，解决功率因数偏低的问题，结合该环保能源公司用电质量的现状，提出无功补偿解决方案，实际现场考察负载用电总结无功补偿装置的设计选型、安装及注意事项。ANSVC无功补偿装置由自愈式并联电容器、串联电抗器、投切开关、低压无功补偿控制器组成，能实时检测系统中的无功需量，进行无功补偿，从而提高功率因数，减少电费支出。

1.无功功率偏低的不良影响：

1、 降低发电机有功功率的输出

2、 降低输电、变电设备的供电能力

3、 线路损失增大和电能损耗增加

4、 功率因数下降，电费增收，成本增加

5、 使电气设备得不到充分发挥

在纯电容无功补偿中，电容器本身阻抗是容性的，随着谐波频率的提高，电容器的容抗会明显减小，使得谐波被电容器放大，从而叠加在补偿电流上，使电流有效值显著增加，电容器由于谐波电流的增大产生温度过高、绝缘老化、鼓包等问题。且谐波电流放大引发谐波电压增大，一旦叠加到电容器的电压上，也会使电压有效值增加，电压峰值增加，从而引起电容器产生局部放电且不能熄灭，这也是电容器鼓包损坏的一个重要因素。在大多数的低压电力系统中，谐波会对电容柜产生较大的影响。现场应用总比较常见的有变频设备数量较多、容量较大，变频器前端没有进线电抗器，相互之间会产生谐振，从而引起电容器经常出现鼓包发热等情况。

通过在低压电力电容器中串联合理配置的电抗器，进行谐波抑制。电容器的容抗值为1/ωC；在电路中串联对应的电抗器，该电抗器感抗为ωL，则电容器与电抗器会在某一频率下具有确定的阻抗，从而实现在该频率下谐波抑制。

2、项目概述

江苏某环保能源公司，占地面积约16.6公顷，项目一期建设4条日处理500吨的焚烧线，2台18MW的汽轮发电机组，生活垃圾焚烧能力为2000吨/天，年发电量2.72亿千瓦时以上。现有多套新建2000KVA变压器需配套两电容补偿柜，柜子尺寸为宽1000*深1000*高2200，主要负载为电动机、办公用电、照明等。

3、解决方案

变压器容量为2000KVA，负荷率为0.8左右，预估电容柜装机容量为两套300Kvar，根据现场环境预估为3、5、7次谐波为主，谐波主要影响电容正常工作，容易发热、鼓包等，需配套14%电抗率的电抗器使用，电抗器主要功能为抑制谐波进入电容器，从而保护电容，增加电容器使用寿命。根据柜子尺寸及设备尺寸确定电容配置方案为每个柜子安装40Kvar*6路和30Kvar*2路。

4、ANSVC无功补偿装置

4.1 概述

ANSVC无功补偿装置适用于频率50Hz电压0.4KV的系统中，ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能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补偿。其原理为：ANSVC低压无功功率补偿装置通过CT采集电流、电压信号，由无功补偿控制器计算，计算出投切电容器的方案，通过投切开关控制各组电力电容器投切。

图3  ANSVC无功补偿装置

4.2 ANBSMJ自愈式并联电容器

图4  圆形电容                  图5  方形电容器                图6  共补分补电容器上图示例

4.3 ANCK串联电抗器

ANCK系列串联电抗器与ANBSMJ系列自愈式低压并联电容器配套使用，主要用于提高0.4KV电力系统的功率因数，抑制电网的高次谐波，减轻电容器由谐波引起的过载，防止谐波过大，对电容器的安全运行，改善网络电压波形，提高供电质量和电网安全经济运行起良好作用，适用于3、5、7、9次谐波负载的无功补偿。ANCK采用铜或铝绕组，电抗分为共补电抗（如图7）和分补电抗（图8），共补电抗器主要用于三相负载，分补电抗器主要用于单相负载，电抗率分为7%或14%。

 共补电抗                           分补电抗

4.4 AFK投切开关

AFK系列投切开关是低压无功补偿装置中，用于投切电容器的产品。其基本工作原理是在控制器发出投入或切除指令后，投切开关闭合或断开，将无功补偿支路与系统连接或中断，实现过零投切，投切过程无过压、电弧等现象，响应时间快，可频繁投切。投切开关分为复合开关（如图9）和晶闸管开关（如图10）。

图9  复合开关图        图10  晶闸管开关

4.5 ARC控制器

ARC功率因数补偿控制器采用高性能MCU为核心，配以高精度的电量专用芯片，是以功率因数为取样物理量的补偿器，改控制器能可靠地运行在大谐波、非正弦电流、强干扰等任何恶劣电网环境下。自适应功能保证了电力电容的使用安全，真正实现了电容补偿柜的自动稳定投切，有效改善电网的功率因数

产品的主要特点：缺相保护、过温保护、过压欠压保护、电压电流谐波保护、多种编码投切、补偿方式多样化。

开孔尺寸（mm）：138*138

图11  控制器外形          图12控制器尺寸

4.6 技术参数

5 结语

ANSVC无功补偿装置可满足该环保能源项目中无功补偿的需求，提高电能质量，可以降低电网损耗和用电成本，能保障电力系统的安全用电、连续供电和经济运行。ANSVC无功补偿装置在运行中安全可靠，保护功能齐全，通过RS485与后台配合使用，能够更加方便快捷地检测电网系统，减少人力资源的投入。