隨著國家對農(nóng)村建設的大力支持，農(nóng)村生活條件不斷改善，用電量也不斷加大，逐漸暴露出農(nóng)村低電壓的現(xiàn)象；以及大量單相家用電器設備使用，將導致三相負荷不平衡，配電網(wǎng)電壓波動大，嚴重時則會損壞用電設備，因此，農(nóng)村對電壓質(zhì)量的要求也越來越高?，F(xiàn)農(nóng)村配電網(wǎng)大部分仍使用傳統(tǒng)無功補償裝置，在400V低壓母線上采用集中補償方式。傳統(tǒng)補償裝置由控制器、交流接觸器或復合開關、電容器、保護器件等組成。補償柜體積大，安裝接線繁雜，維護困難，整機可靠性低，同時由一臺控制器控制全部補償電容器的投切。這種補償模式存在控制器的瓶頸效應隱患問題，不能實現(xiàn)無功平衡和電壓穩(wěn)定。因此，傳統(tǒng)無功補償裝置已無法滿足現(xiàn)代農(nóng)村用電負荷的迅速增長的需求，本文提出采用智能集成電容器無功補償模式，能實現(xiàn)智能控制，解決農(nóng)村配電網(wǎng)因無功功率不足導致低電壓的問題。

原理

智能集成式電力電容器主要由電網(wǎng)參數(shù)采樣、智能網(wǎng)絡、智能控制器、過零投切、電力電容器、線路保護等單元組成。智能集成電容器一般分為上、下分體式模塊結構，模塊組裝、拆卸很方便。上方模塊由投切開關、智能控制器、線路保護等單元構成；下方模塊由一臺或兩臺△形聯(lián)接或一臺Ｙ形聯(lián)接電力電容器構成。智能集成電容器采用了現(xiàn)代檢測、電力電子、過零投切、自動控制、計算機和網(wǎng)絡通訊等先進技術。

智能集成式電力電容以共補電容或分補電容為主體，采用微型電子元件技術、微型傳感器技術、微型網(wǎng)絡技術和電器制造技術，將智能組件、控制器、電容器、塑殼斷路器等元件微型化，整機體積小，結構精巧。智能電容控制器通過電流互感器、電壓采樣計算出無功缺額、功率因數(shù)等參數(shù)，以工業(yè)級MCU為核心，同AD轉(zhuǎn)換、RS-485通訊、LCD顯示、數(shù)據(jù)存儲等構成一個系統(tǒng)，集采集、運算、分析、控制、通信、人機交互、數(shù)據(jù)存儲于一體。

智能集成式電容器過零投切開關由大功率磁保持繼電器、雙向晶閘管、阻容吸收電路和線路保護器件等組成。電路采用電力電子技術和過零投切技術，利用雙向晶閘管的快速導通和大功率磁保持繼電器接點的零壓降實現(xiàn)互補。由單片機控制過零點投切開關實現(xiàn)電力電容器的投切，在雙向晶閘管兩端電壓為零或電流過零時，單片機發(fā)出觸發(fā)脈沖導通或斷開雙向晶閘管的指令，電力電容器投入或切除。雙向晶閘管只在開關投切瞬間導通工作，大功率磁保持繼電器則在正常運行時保持通斷狀態(tài)，這樣確保電力電容器在投切過程中無沖擊電流、電弧、過電壓產(chǎn)生，低能耗運行。

智能集成式電容器采用智能網(wǎng)絡通訊技術，構建RS485通訊網(wǎng)絡，以光電耦合器和獨立電源組成RS485通信電路。每臺智能集成電容器均有各自獨立的控制器，在多臺控制器聯(lián)機工作時，通過通信方式有機結合成一個整體，能自動分配ID地址，自動組網(wǎng)，其中地址碼小的一臺為主機，其余為從機。主機將接收所有從機的信息，依據(jù)無功功率Ｑ、功率因數(shù)λ等電力參數(shù)，綜合分析判斷后發(fā)出命令，指揮各電力電容器的投切。當主機故障時會自動退出，系統(tǒng)重新自動組網(wǎng)，在其余從機中產(chǎn)生一臺新的主機；若從機故障時自動退出不會影響其余從機的正常工作，避免了常規(guī)補償模式因控制器損壞而致使整個補償系統(tǒng)停止工作的狀況，從而保證了補償裝置可靠運行。同時可根據(jù)實際無功補償容量的需要靈活調(diào)整電容量，模塊投入與撤出不需設置，能自動更新配置。

智能集成式電容器改進了傳統(tǒng)補償裝置的不足，具有過零投切、智能網(wǎng)絡、分相補償、溫度保護、人機接口、接線容易、增容方便、可靠性高、低功耗等突出優(yōu)點。

補償方式靈活，補償精度高。智能集成電容器組的補償方式可靈活采用共補、分補、混合補償優(yōu)化組合，解決了低壓電網(wǎng)負荷的變化，三相負荷不平衡的無功功率補償?shù)膯栴}。三相嚴重不平衡的場合，可選用共補、分補的混合補償方式，同時還可以搭配多種不同規(guī)格的電容量進行混合補償，做到粗補、細補兼顧，補償效果好。根據(jù)需要補償?shù)碾娙萘看笮∵x用單機或多機補償，容量小時用單機獨立補償，容量大時用多機并聯(lián)補償。

積木結構，接線簡單，擴容方便。常規(guī)補償裝置每路差不多要用30根連接線，智能集成電容器模塊化結構，只要用3根連接線，比常規(guī)補償裝置減少80％的連接線，現(xiàn)場安裝、接線簡單，維護方便，接點能耗小，柜內(nèi)溫升小。增加電容器的數(shù)量和容量配置調(diào)整方便，適應用戶的實時擴容需要。

智能組網(wǎng)功能。智能集成電容器補償系統(tǒng)為主從結構，當多臺智能電力電容器聯(lián)機工作時，將各臺智能電力電容器的RS485通信接口連接起來，系統(tǒng)開始工作后就會自動組網(wǎng)。這種智能補償模式消除了傳統(tǒng)補償裝置控制器的瓶頸現(xiàn)象，提高了補償裝置的可靠性。

溫度保護。智能集成電容器內(nèi)置有溫度傳感器，當電力電容器體內(nèi)溫度大于溫度保護設定值時會自動切除電力電容器，達到保護電容器的目的，解決了電容器因溫度過高而出現(xiàn)漲肚的問題。

電能損耗小。智能集成電容器補償1kvar要比傳統(tǒng)補償裝置減小能耗1W多；積木式結構，體積比常規(guī)補償裝置減少約50％，連接線也減少了約80％，因此觸點、連接導線、元器件等減少了損耗50％以上。

應用

某農(nóng)村居住區(qū)1000多戶，低壓主干線損壓降較大，在家庭用電高峰時段電壓嚴重低于-10％，原來通過采用調(diào)整變壓器的有載調(diào)壓檔位的措施來提高電壓，但是在非用電高峰時段電壓又嚴重高于+10％，造成一些家用電器因電壓偏高而損壞。查明其原因是家庭用電器如空調(diào)、冰箱、風扇、洗衣機等感性負荷導致功率因數(shù)低于0.8，農(nóng)村用戶終端配電低壓無功補償嚴重不足。

該居住區(qū)變壓器容量為1250KVA，按變壓器容量的40%配置無功補償容量為500kvar。因居民區(qū)大都為照明、冰箱、空調(diào)、洗衣機等單相設備，選用AZC系列智能集成電容器，采用共補與分補的混合補償方式，其中三相共補償容量占60％的總補償量為300kvar，分相補償容量占40％的總補償量為200kvar。三相共補償智能集成電容器選用6臺電容容量50kvar，額定電壓450Ｖ，三角形接線；分相補償智能集成電容器選擇7臺，6臺分補式智能電容器容量30kvar，1臺分補式智能電容器容量20kvar，額定電壓250Ｖ，Ｙ形接線，每相均可單獨控制投切。采用智能集成電容器補償后功率因數(shù)在0.92～0.97之間，電壓控制在±10%之內(nèi)的范圍，改善了農(nóng)村配電網(wǎng)低電壓的用電情況。 

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