安科瑞 鮑靜君

　　摘要：電能現(xiàn)已成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)*的能源和動力。然而，目前我國的電力供應(yīng)卻非常緊張，難以滿足各行各業(yè)日益增長的用電需求，同時還存在著用電效率低、損耗高以及功率因數(shù)低的現(xiàn)狀，因此，節(jié)約用電對于發(fā)展國民經(jīng)濟、提高人民生活水平具有舉足輕重的作用。智能式低壓電容器可以在一定程度上解決影響電能質(zhì)量和降低電器設(shè)備的壽命，制約企業(yè)生產(chǎn)效率的提高，同時企業(yè)還可能因為電能質(zhì)量未達標而承受線損及電力部門罰款等經(jīng)濟損失的相關(guān)問題。

　　關(guān)鍵詞：智能式，低壓電力電容器

　　電能現(xiàn)己成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)*的能源和動力。然而，目前我國的電力供應(yīng)卻非常緊張，難以滿足各行各業(yè)日益增長的用電需求，同時還存在著用電效率低、損耗高以及功率因數(shù)低的現(xiàn)狀。因此，節(jié)約用電對于發(fā)展國民經(jīng)濟、提高人民生活水平具有舉足輕重的作用。企業(yè)用電的功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、用電管理水平以及供電系統(tǒng)的運行是否經(jīng)濟合理的重要指標之一。因此，補償電力系統(tǒng)無功損耗、改善功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，是企業(yè)重要的節(jié)電措施之一，也是電力部門及廣大用戶的迫切要求。

　　隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電力用戶自動化水平的提高，對電網(wǎng)供電質(zhì)量的要求也越來越高。而電力系統(tǒng)參數(shù)變化及波動性負荷會造成局部電網(wǎng)電壓不穩(wěn)及功率因數(shù)惡化，影響電能質(zhì)量和降低電器設(shè)備的壽命，制約企業(yè)生產(chǎn)效率的提高，同時企業(yè)還可能因為電能質(zhì)量未達標而承受線損及電力部門罰款等經(jīng)濟損失。智能式低壓電力電容器作為解決此類問題的一種設(shè)備應(yīng) 而生。這種裝置適用于變電站、冶金礦熱爐等連續(xù)運行的大容量用電設(shè)備，可以提高電網(wǎng)功率因數(shù)、減少網(wǎng)絡(luò)損耗，而且順應(yīng)電器設(shè)備智能化的潮流，近年來在電網(wǎng)中應(yīng)用日益廣泛。

　　1、傳統(tǒng)的低壓電力電容器

　　傳統(tǒng)的低壓電力電容器包括感應(yīng)電動機、可控硅控制傳動裝置以及其它廣泛應(yīng)用的一些工業(yè)設(shè)備均消耗無功功率，這種無功功率是從電網(wǎng)吸取的。通常，當(dāng)功率因數(shù)低于(0.85-0.9)時，無功功率所引起的費用增加變得顯而易見。在低壓電網(wǎng)上安裝的電力電容器能使各個行業(yè)都可獲益。

　　1.1具有干式絕緣和自恢復(fù)能力的電容器

　　傳統(tǒng)低壓和高壓電力電容器在設(shè)計上均以鋁箔作電容的極板，其介質(zhì)則以絕緣紙或聚丙烯薄膜或者兩者共同采用。整體結(jié)構(gòu)先是浸以礦物油，然后再以各種各樣的含成介電液浸漬。將其密封于焊接而成的鐵盒子內(nèi)。

　　高壓電力電容器雖然從極板結(jié)構(gòu)到浸漬液的選擇等各方面進行了改進，但依然保留了原來的基本設(shè)計形式。低壓電力電容器的發(fā)展則另辟蹊徑，出現(xiàn)了以金屬化聚丙烯薄膜作為極板一一介質(zhì)結(jié)合體的自恢復(fù)設(shè)計。這種先進的產(chǎn)品還具有干式結(jié)構(gòu)，不含任何絕緣浸漬液。

　　“自恢復(fù)”意指電容器絕緣系統(tǒng)在擊穿后，能夠恢復(fù)到原有絕緣性能的能力，這是因為在真空中蒸發(fā)到絕緣薄膜上的金屬電極層非常薄。瞬時過電壓或絕緣薄膜固有的缺陷所引起的絕緣故障并不引起電容器的擊穿。相反，自恢復(fù)過程保證短路電流使故障點周圍的電極層重新蒸發(fā)，從而使該故障點與電容器的其余部位隔絕開來，井重新建立絕緣休系的整體性。由于電容器的自恢復(fù)是個較快的過程 (微秒級)。就設(shè)計上合理的電容器而言，自恢復(fù)過程引起的電壓降和能量消耗相當(dāng)?shù)?，不致于毀壞電容器。自恢?fù)動作所產(chǎn)生的電容量的降低對于電力電容元件而言一般小于0.0001%。

　　由于蒸發(fā)形成的電極板比相對較厚的鋁箔薄成百倍其至上千倍。因而前者對后者的取代大大減輕了重量，并顯著提高了體積利用率。

　　1.2傳統(tǒng)低壓電容器存在的三個危險因素

　　對于金屬化電容器，須考慮以下三個危險因素：

　?。?）電容器開關(guān)操作期間涌流的作用涌流主要出現(xiàn)于電容器投入到電網(wǎng)時刻。它對金屬化電極與噴涂在用于焊接的出線頭表面土的金屬接觸面之間的觸點施加種種壓力。要確保良好的接觸就須對此問題 重視。金屬化薄膜的規(guī)格在這方面具有十分重要的意義。

　　此種電容器在生產(chǎn)過程中經(jīng)過幾道特殊步驟，一般由若干臺低壓電力電容器、交流接觸器、熔斷器等和一臺智能式控制器組成一個低壓無功自動補償裝置進行工作，從而能夠確保終產(chǎn)品具有耐受涌流的能力。

　　（2）電容量損失的時間效應(yīng)

　　自恢復(fù)電容器隨著使用時間的發(fā)展會損失部分電容量。這一現(xiàn)象或是由金屬化電極腐蝕引起，或是由于自恢復(fù)動作次數(shù)過多引起。兩個因素減小電容器極板的有效面積。腐蝕問題是這樣處理的：所用的金屬化電極主要地用鋅而不用鋁，鋁易于腐蝕。至于過多的自恢復(fù)動作問題，主要取決于金屬化薄膜的質(zhì)量和設(shè)計。其它的原因是設(shè)計不當(dāng)或者是生產(chǎn)工藝的缺陷。

　?。?）使用壽命末期的特性

　　電介質(zhì)擊穿在新型和傳統(tǒng)型式的兩種電容器中引起截然不同的表現(xiàn)。鋁箔型電容器損壞后呈低阻值模式，使得熔斷器保護沿用了簡單的原理。而金屬化薄膜電容器損壞后仍有很高的阻抗，通過的故障電流與平時的正常電流具有同等的數(shù)量級，使得正規(guī)的熔斷器無法實行保護。保護金屬化薄膜電容器的常規(guī)方法是：運用某種壓力斷路器，這種斷路器對于短路條件下的氣體生成是十分敏感的。

　　有一種更好的保護辦法，它采用一個以IPE (內(nèi)相參保護的元件)原理為基礎(chǔ)的雙保護系統(tǒng)，同時以蛙石作為電容器元件的填充物。蛙石是一種以云母為主的膨體礦質(zhì)材料。

　　IPE原理涉及到由連續(xù)而來的自恢復(fù)動作所引發(fā)的順序保護。這種保護動作時，與金屬化薄膜電容主元件井聯(lián)的很小的一個鋁箔電容器短路，從而產(chǎn)生一個足以使熔斷器動作的故障電流。

　　2、低壓電力電容器的智能化

　　目前，無功補償裝置已在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。無功電源與有功電源一樣是維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定、保證電能質(zhì)量和安全運行*的。傳統(tǒng)的無功補償裝置是通過控制交流接觸器或空氣開關(guān)實現(xiàn)電容器組的投切。這種裝置的致命弱點是機械觸頭動作速度與工頻電壓和電流的變化速度不匹配，在投切過程中由于電容器極性的存在必然產(chǎn)生涌流，這種涌流沖擊嚴重時產(chǎn)生電弧重燃而造成過電壓或過電流，由于設(shè)備的原因或用戶水平的局限，很難實現(xiàn)無功補償?shù)膬?yōu)化運行，且經(jīng)常發(fā)生過補償尤其是在午夜后電壓較高時向電網(wǎng)返送無功功率引起電壓質(zhì)量問題。

　　低壓電力電容器主要用于低壓供電的無功功率(或功率因數(shù))補償，以此降低電能損耗、提高供電設(shè)備的利用率，并在一定程度上改善供電電能的電壓質(zhì)量。低壓電力電容器作為無功補償時，一般由若干臺低壓電力電容器、交流接觸器、熔斷器等和一臺智能式控制器組成一個低壓無功自動補償裝置進行工作。這種低壓無功自動補償裝置適用于較大容量用戶的無功集中補償，而對廣大分散的小型農(nóng)村用戶，則不適合使用。

　　由于微電子、微型網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅速發(fā)展及其元器件的價格降低，將單臺低壓電力電容器配置一臺微型智能化控制器， 加上交流接觸器、熔斷器等，構(gòu)成一種能夠進行低壓無功自動補償?shù)闹悄苁降蛪弘娏﹄娙萜?，對于農(nóng)電領(lǐng)域內(nèi)進行有效的無功補償具有很大的實用意義。

　　2.1智能式低壓電力電容器的功能

　　智能式低壓電力電容器由一臺電容器配置一臺智能式控制器，所以容易實現(xiàn)較多功能，它除了具有進行無功功率自動補償外，還可以實現(xiàn)過壓、欠壓保護和電容器過電流、斷相、三相不平衡、漏電流、過熱保護等。電容器過熱可以反映電容器工作時過電壓、諧波漏電流過大和環(huán)境溫度過髙等情況，因此過熱保護是一種重要保護，能夠有效地延長電容器的使用壽命。

　　智能式低壓電力電容器應(yīng)具備多臺聯(lián)機工作的功能，以適應(yīng)只用一臺智能式低壓電力電容器時無功補償容量不夠的場合。多臺工作時采用總線通信方式，聯(lián)機工作時自動產(chǎn)生一個主機，其余則為從機，構(gòu)成系統(tǒng)工作；個別從機故障自動退出，不影響其余工作，主機故障自動退出后在其余從機中自動產(chǎn)生一個新的主機，組成一個新的系統(tǒng)工作，容量相同的電容器按循環(huán)投切原則，容量不同的電容器則按適補原則投切。

　　2.2與傳統(tǒng)低壓無功自動補償裝置的比較

　　低壓無功自動補償裝置的使用能夠降低供配電設(shè)備電能損耗、提高供配電設(shè)備利用率，并在一定程度上改善供配電電壓質(zhì)量，因此歷來受到電力部門的高度重視，得到非常廣泛的應(yīng)用。低壓無功自動補償裝置具有數(shù)十年的歷史，隨著電力、電器和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，裝置性能不斷提高，特別是現(xiàn)代電力電子和微電子技術(shù)在低壓無功自動補償裝置中的應(yīng)用，使投切低壓電力電容器的開關(guān)性能得到很大改善，并且可以實現(xiàn)測量、統(tǒng)計等方面的更多功能。

　　智能式低壓電力電容器與常規(guī)低壓無功自動補償裝置一樣，均用于低壓供電的無功功率自動補償，二者除了結(jié)構(gòu)模式存在根本差別和前者具備更多功能之外，智能式低壓電力電容器還有以下特點。

　?。?）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡潔、體積小，容易實現(xiàn)標準化、規(guī)范化，同時流水線生產(chǎn)容易、可形成規(guī)模化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　?。?）使用方便，根據(jù)情況可以在使用現(xiàn)場靈活配置，可以日后根據(jù)情況的變化現(xiàn)場調(diào)整。多臺使用時，個別損壞不影響其余，同時保護功能全，因此整體可靠性高。 維修方便，故障診斷和現(xiàn)場處理比較容易，一般農(nóng)電工可以勝任。

　?。?）多臺使用時為積木式組合，可按當(dāng)前需要和經(jīng)濟能力配置，日后可逐步增加，實現(xiàn)分次投資。

　　2.3智能式低壓電力電容器的應(yīng)用

　　智能式低壓電力電容器可以直接進行低壓無功自動補償，安裝于用電設(shè)備旁，實現(xiàn)無功就地自動補償，或者安裝于現(xiàn)有在需要無功補償容量較大的場合，應(yīng)用多臺智能式低壓電力電容器，多臺使用時接線如圖2所示。

　　圖中QS是電源總開關(guān)，網(wǎng)絡(luò)總線為細芯線纜，采用接插連接。配電柜、配電箱內(nèi)部和計量柜底部，對一些配變?nèi)萘啃〉挠脩艏靶麓迮潆姷冗M行無功自動補償，功能強、安裝使用方便、投資省。

　　単臺使用時接線如圖1所示：

　　3、安科瑞AZC/AZCL智能低壓電力電容器介紹

　　3.1概述

　　AZC系列智能電容器是0.4KV、50Hz 低壓配電節(jié)能、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成。替代常規(guī)由熔絲、 復(fù)合開關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動無功補償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，從而使新一代低壓無功補償設(shè)備具有補償效果更好，體積更小，功耗更低，價格更廉，節(jié)約成本更多，使用更加靈活，維護更方便，使用壽命更長，可靠性更高的特點，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/p>

　　AZC系列智能電容器采用定制段式LCD液晶顯示器，可實時顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度。

　　在AZC基礎(chǔ)上，AZCL系列智能集成式電力電容補償裝置串接合適電抗率（7%適用于5/7次以上諧波環(huán)境，14&適用于3/5/7次以上諧波環(huán)境）的電抗，可有效抵制諧波，避免諧振放大諧波，保護電容柜本身壽命。

3.2應(yīng)用場合

　　醫(yī)院類、商業(yè)中心、數(shù)據(jù)中心、變頻器行業(yè)、光伏行業(yè)、港口/油田類、化工/冶煉類...

　　3.3安科瑞AZC/AZCL系列智能電容器的選型

　　AZC智能電力電容補償裝置

AZCL智能集成式電力電容補償裝置

3.4 優(yōu)勢

　　AZC/AZCL系列智能電容器本體采用特制干式自愈式電容器，無泄漏、整體阻燃防暴、綠色環(huán)保、年衰減率小。產(chǎn)品標準化、模塊化，取代了傳統(tǒng)的空氣開關(guān)、交流接觸器、可控硅、熱繼電器、電容器，將其功能合為一個整體，發(fā)熱量小，組屏安裝的時候采用積木堆積方式，電容器損壞時只需單體簡單快速更換。產(chǎn)品體積小、接線簡單，隨著用電用戶電力負荷的增加，可以隨時增加電容器的數(shù)量，改變了常規(guī)模式因接線復(fù)雜，一成不變的局限性，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要，可以分期投資。

　　保障系統(tǒng)電壓穩(wěn)定合格，提高功率因數(shù)，對投入電容器進行預(yù)測，若投入電容器過補，則不投入，避免無功超額而罰款；控制可靠性100%，提高配變有功出力，減少增容投資降損節(jié)能。