基于动态电容器模块构成的动态无功补偿装置.doc

动态无功功率补偿装置基于SWL-LBDMZS动态补偿电容器模块构成的补偿装置 关键字：动态补偿电容器模块功率因数控制器电焊机电动机摘要：文章内容介绍了基于SWL-LBDMZS动态补偿电容器模块构成的动态无功补偿装置 的特点以及动态补偿装置在电焊机、电动机、风力发电等场合的应用一、动态无功功率补偿装置的主要特点il动态无功功率补偿装置从网络检测、运算（控制器部分）到电了开关触发可控硅模块、 直至投切电容器组实现无功补偿，总的响应时间＜20mSc动态无功功率补偿装置使用当今最新的电子开关投切电容器组，电容器的导通和关断在 零电流的时候进行，这样避免了传统的接触器投切电容器组带来的浪涌电流，延长了动态补 偿系统的寿命1 .使用电了开关元件快速投/切电容器组；2. 对电网的每一周波进行无功功率补偿（总响应时间＜20ms）；3. 节能；4. 防止电压跌落和闪烁；5. 滤除谐波;6. 防止灵敏电子设备的损坏；7. 即使在有谐波的场合仍能精确控制功率因数；8. 独特的扫描功能，显著降低电容器及电抗器的温升；9. 延长开关器件及电容器的使用寿命；10. 内设三相网络分析仪，测量包括谐波在内的所有电网参数；11. 独特的自诊断和综合图文报表功能；12. 适于实时应用场合，如电焊机、电动机启动、精密电子仪器设备等；13. 提高区域发电机系统带负荷能力，如柴油发电机、风力发电站等；14. 模块化结构，由控制器模块、电了开关模块、电容电抗器模块构成，便于安装和 维修；15. 通讯接口 RS485、RS232可与计算机连接通讯，进行遥测、遥控及打印报表；16. 柜体外型亦可根据用户需求设计（如MNS、GCS、GCK、GGD等）。

动态无功功率补偿装置是电能质量检测、分析和治理的整体解决方案，具有多种功能:a、 实时补偿无功功率；b、 滤除谐波；c、 多功能的电能测量、分析仪表；d、 可选后台电能质量分析软件，组成电能质量监测网络通常的动态无功功率补偿装置以成套柜的方式提供给用户是因为：动态电容柜是由控制 器、电了开关模块、电了开关附加I口I路、滤波电抗器、补偿电容组成的，动态性能是在原厂 经过整体设计、制作、测试的如果单提供控制器给用户，采用不同公司的元器件进行组装, 很难保证良好的动态响应时间、准确的投切功率，系统的性能可能会受到影响；在组装工艺 偏差的情况下，会影响滤波补偿的可靠性、稳定性，造成维护成本高、设备整体投资费用高 而基于斯威尔电气提供的动态无功补偿模块（SWL-LBDMZS）的设计,则可以解决上述问题 因为动态无功补偿模块包含了:电力电容器、电抗器、电了开关、保护元件、控制元件等,其动态性能在工厂内经过整体设计、制作和测试二、动态无功补偿装置简介 1、概述实时检测感性负载的无功功率，及时投切电容器组，提供所需的容性无功功率，而无需 配电系统电源供给，因此改善了网络系统的功率因数，提高了输电线路的传输能力和变压器 的负载能力以及稳定了负载端的端电压，因此减少了电力线路电力能量损失，节约电能损耗 （一般在25%以上），使用户获得相当的经济效益。

另外，动态无功补偿装置由动态补偿电 容器模块构成，大大降低用户的设计和使用成本综上所述，该设备主要功能优点为：1.1改善功率因数从而降低总电流；1.2减少输电线路及变压器的损失；1.3增加变压器及输电线路的利用率及区域发电机系统的带负荷能力，从而减少设备投 资费用；1.4减少系统的电压降使末端电压稳定（特别是电焊机、电动机启动），提高焊接质量,解决电源闪变及节能问题；1.5动态补偿电容器模块包含有：电力电容器、电抗器、电了开关、保护元件和东芝元 件等，安装简捷、维修方便；1.6响应速度快：因采用电子开关，可实现20ms内投/切电容器组，特别适用于突变负 荷，如电焊机、注型机、空压机等突变负荷的无功功率快速补偿2、控制器动态无补偿装置的控制模块是以数字信号处理器DSP和VLSI电路为基础，在每一个电 网周期对所有数据进行分析先进的控制方法,包括专利的在1ms内计算出所需要无功补偿 的技术，所有相的谐波分量同时都被计算出来，在有谐波的情况下也能进行理想的动态补偿2.1、 自诊断功能：通电后对系统检杏，若不具备运行条件给出报警信号2.2、 响应速度快：根据目标参数检测网络参数进行数据处理，发出触发信号，投/切电 容器组进行补偿。

2.3、 无浪涌电流无闪变电压：控制器通过闭环控制，致电子开关在电流过零时开断投/ 切此时电压梯度为零，充放电电流很小，无浪涌电流出现，因此延长了补偿电容的使用寿 命（电容器最怕大电流冲击），且没有高压的形成，不会产生电压过高的闪变现象2.4、 数据显示，谐波分析功能：控制器可显示75个运行参数对1〜13次谐波进行 分析，且显示棒波的百分比值2.5、 故障警告：运行中若出现故障，即时告警，并能判别故障类型予以显示，便于快 速检修2.6、 远程操作控制：利用通讯口 RS485. RS232可与上位机连接，实现远程操作控制、 测量、显示、打印，自动化程度高三、为何要使用动态电容补偿柜动态补偿电容器模块是采用晶闸管作为开关，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，具有显著的节能效果；同时在TSC系统中采用特 定的电感器，可有效防止•谐波放大、有效吸收大部分谐波电流，达到谐波治理的目的如果 使用普通的接触器投切也容器组，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非同步电气设备，无功功率损耗变化大、不稳定，如塑料工厂使用的挤 塑机、注规机，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、船舶制造厂等点焊机、缝焊机、焊接 机的无功补偿汽车制造J •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，稳定电流能提高焊接质量、消除闪烁，充 分地利用现有设备、减少基木费用开支2. 大容量电动机启动集中补偿大功率的电机直接连到电网，在起动的时候消耗很大的电流（比稳态的时候高出6倍） 高的电流损耗可以在变压器的高压侧和低压侧产生明显的电压降落，这样会影响同一电网的 其他负载，降低起动力矩、增加起动时间而动态无功功率补偿装置能够跟随这无功电流, 5-20ms全部无功补偿，减少了无功电流的瞬时损耗，减少了电压跌落，保护了用电设备 在很多场合由于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同时 也解决了长距离输送导线线损造成的电压降落，使得电机没有足够的力矩进行起动的问题3. 区域发电站/发电机无功功率补偿区域发电站（如柴汕发电机、风力发电机），发电机没有足够的容量经受住负载的变化, 在某场合下负载变化比较大，发电机工作于容性负载而常规无功补偿系统来不及关断，可引 起发电机输出电压瞬时跌落、或者过激励将使发电机电压抬高，这将危及其他负载及电容器。

采用动态补偿产品，在设备启动、切除的时候稳定电压，在设备工作时明显提高发电机带负 载能力4. 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能量，高的无功电流 损耗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它设备的 正常运转造成影响的场合，动态无功功率补偿装置能在5-20ms完成全部无功补偿，动态稳 定电压、提高负荷能力、消除闪变波动、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5. 油田的动态补偿油田的钻井队打井多采用柴油机发电，拖动钻机、泥浆泉等设备工作，其动力来源都是 由柴汕燃料提供的在同种工况下，井队动力设备采用柴油驱动和电驱动成本支出有较大的 差别将燃油模式改为网电模式，利用电网电源、经济效益非常可观，同时会产生环保等方 面的社会效益油田电网主要负荷是作为原动机的异步电动机，运行时需从系统吸收无功功 率，使供电设备及线路的能量和电压损失加大井队设备多使用调速装置，负荷的变化比较 快、功率因数变动也较大，电网对钻井队也提出了功率因数要求。

6. 中频感应加热炉的补偿中频感应加热设备是一种晶闸管变频装置，应用电磁感应原理，置工件于交变磁场中， 产生涡流损耗而发热，达到透热、淬火等加热的要求，适用于铁路、冶金、汽车等行业的透 热、锻造、弯管等热处理加工工艺感应加热炉的特点：功率因数比较低，电流、电压相位 不同步,会产生比较大的无功电流，需要动态无功补偿进行日调节由于经整流后变为中频, 产生高次谐波对电网有一定的危害，补偿电容不串电抗器自身会损坏动态无功补偿装置在汽车焊接、造船焊接中的应用动态无功补偿装置应用于汽车厂:点焊机负荷变化极为快速，并旦引发大量的无功功率, 这神负荷经常产生较大的电压波动、电压闪变，导致电焊质量差并影响焊接的生产效率，过 电流会损坏电极及被焊接材料、而欠电流也会严重地影响焊接质量采用斯威尔电气提供的 动态补偿装置能明显地提高焊接质量及生产效率，稳定电压、消除闪变并能充分地利用现有 的设备，减少基本费用开支动态无功补偿装置产品的主要用户包括汽车制造商、造船基地等国内外汽车厂对焊接动态补偿非常重视，原因在于：焊接需要稳定的电压提供,如果因 为焊接质量造成的潜在隐患，将导致驾乘人员的人身安全以及汽车召回所带来的巨大损失。

按照焊接行业的计算公式，焊接能量E与焊接电压V的平方成正比，如果焊接电压V 波动到0.9的话，焊接能量E的波动将到0.81焊接能量的波动，将直接影响到焊接的质 量，由于电压的波动造成焊弧的过长或过短，从而导致焊缝外观不良、焊透不足、气孔等缺 陷1、 补偿装置的响应时间无功功率补偿装置的响应时间，是补偿装置最重要的指标之一，尤其在汽车工业的点 焊机工况下，响应时间的快慢直接影响到焊接质量动态无功功率补偿装置从网络检测、运算（控制器部分）到电子开关触发可控硅模块、 直至投切电容器组实现无功补偿，总的响应时间＜20mso2、 降低浪涌电流，延长设备使用寿命电子开关都要采用触发单元触发可控硅模块，实现电容器组投入运行为防止和减小在 电容器投入时产生的浪涌电流（浪涌电流过大会影响电容器的寿命），电容器的投切过程是 一个很重要的技术问题动态无功功率补偿装置采用了电流过零触发技术，电容器组投入时不产生浪涌电流，不 会对电容器及电了开关等器件造成损伤,延长了电容器、可控硅模块的使用寿命（十年以上）3、 解调电抗器和电容器根据国标GB50227-95并联电容器装置设计规范＞＞ 用于抑制涌流和抑制谐波的电 抗器，当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为5次及以上时，电抗率宜采用4.5%~6%； 当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为3次及以上时，电抗率宜采用12%......因为一 旦发生谐振，谐振电流将达到数倍的电容器额定电流，足以损坏电容器，严重时甚至导致低 压配电系统的崩溃。

在常规有接点控制电容补偿柜中，都没有安装解调电抗器，电容器的使 用寿命短甚至发生爆裂，与其都有一定的关系汽车行业的焊接选用的大部分是单相焊.机，会产生大量的三次谐波，应该串联13%或 14%的电抗器以防止三次谐波的放大在焊接动态无功补偿装置电容器前均串接了解调电抗 器，以防止电容器组与电网产生的三次谐波并联谐振4、 控制器功能范围动态无补偿装置的控制模块是以数字信号处理器DSP和VLSI电路为基础，在每一个 。