ANSVC无功补偿装置在河北某购物广场中的应用
时间：2022-05-05 阅读：341
摘要：随着大型购物广场的发展，良好的广告展示、一站式的购物体验以及高标准的硬件设施，成为大型购物广场的标准配置，而构建这些光鲜亮丽的装饰背后，是一个庞大而复杂的供电系统，此系统的电能质量是保障购物广场稳定可靠运行的决定因数，安装ANSVC无功补偿装置是提高电能质量快速合理的方法。
关键词：电能质量，购物广场，SVC，无功补偿
1：概述
大型购物广场配置的设备，如LED屏、变频空调、荧光灯、UPS电源等负载，这些非线性负载在实际运行中都会产生无功消耗及谐波。LED屏功率因数为1，变频空调功率因数0.8，客梯功率因数0.65。当功率因数小于0.9，电费增收；当功率因数大于0.9，电费减收。购物广场功率因数普通较低，采用集中补偿的方式在变压器进线柜侧安装的ANSVC无功补偿装置可合理地补偿无功，提高电能质量，降低用电成本。
2：项目概述：
河北某购物广场位于火车站、客运站附近，拥有强大的人流量、物流量、资金量等各种优势，8万平大型商业综合体，填补区域市场空白，地理位置*，交通网络发达。该购物广场内需要对每层空调风机以及照明用电加配无功补偿装置，1号变压器容量为1250KVA主要提供照明用电，功率因数在0.8左右，电流谐波畸变率达15%，导致电流波形畸变，严重偏离正弦波，主要以3次谐波为主；2号变压器容量1600KVA主要提供空调冷冻水泵用电，功率因数在0.75左右，电流谐波畸变率达12%，导致电流波形畸变，严重偏离正弦波，主要以5、7次谐波为主。
图1 1#变压器测量图
图2 2#变压器测量图
3：解决方案
根据现场情况，建议增加ANSVC无功补偿装置，功率因数补偿至0.95，减少电费支出。根据变压器的不同选择不同的配置方案，1号变压器3次谐波较大，选用容量为250kvar的14%电容电抗器；而2号变压器由于5、7次谐波较大，选用容量为400kvar的7%电容电抗器。
1#变压器：
图3 1#变压器接线图
根据图纸选择合适的配置方案：250kvar=50kvar *4 +25kvar *2，电抗率14%。
图4 1#变选型图
2#变压器：
图5 2#变压器图纸
根据图纸选择合适的配置方案：200kvar=40kvar *4 + 20kvar *2，电抗率7%。
图6 2#变选型图
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7 ANSVC无功补偿装置
4.2 ANBSMJ自愈式并联电容器
ANBSMJ系列自愈式低压并联电容器一般应用于低压交流电力系统中，对工频低压电力系统设备的功率因数进行校正，就地或者集中补偿无功，电容器采用自愈式并联电容器，自愈式在击穿后可以进行自我恢复，工作状态下损耗小，并联式电容器即使损坏也不会影响电网的正常使用。电容器从外形上分为圆形（图8）和方形（图9），功能上分为共补电容和分补电容（图10）。
图8 圆形电容 图9 方形电容器 图10 共补分补电容器上图示例
| 分类 | 特点 | |
| 外形 | 圆形方形 | 圆形：聚丙烯薄膜厚，可靠性强方形：容量大，可做到50kvar |
| 功能 | 补偿容滤波容 | 补偿容：补偿无功需量滤波容：补偿无功需量，抗谐波能力强 |
| 填充介质 | 植物油（方）树脂（圆） | 油：散热工作能力强，高耐压树脂：安全可靠 |
| 外壳材质 | 铝 | 铝：硬度高，耐腐蚀，美观 |
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，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，稳定网络电压波形，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（图4）和分补电抗（图5），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%。
图11 共补电抗 图12 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（图6）和晶闸管开关（图7）。
图13 复合开关图 图14 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，实现了电容补偿柜的自动稳定投切，合理完善电网的功率因数，是低压配电系统补偿无功功率的理想控制器。
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。
ARC控制器外形尺寸（mm）：144*144
开孔尺寸（mm）：138*138
图15 控制器外形 图16 控制器尺寸
4.6 技术参数
| 参数类型 | 指标 |
| 海拔高度 | ≤2000米 |
| 环境温度 | -25～55℃ |
| 相对湿度 | 40℃，20～90% |
| 额定电压 | AC220V或AC380V |
| 电容容量偏差 | 不超过额定值的-5～+10% |
| 过压能力 | 允许在1.1Un下长期运行 |
| 过流能力 | 允许在1.3In下长期运行 |
| 电容内置放电电阻 | 在断电后3分钟内可将端子上的电压降低至75V以下 |
| 涌流 | 100In |
| 电抗率 | 7%、14% |
| 电抗器温升 | ≤95K（工频额定电流下） |
| 电抗器绝缘耐热等级 | H级（180℃） |
| 线性度 | 1.8In下，电感值不低于0.95倍的额定电感值 |
| 投切开关控制电压 | 可接受控制输出的直流5V-12V/10mA控制信号 |
| 电流规格 | 45A、55A、70A、80A、110A（B型尺寸额定电流不超过70A） |
4.7 接线方式
5 结语
ANSVC无功补偿装置可合理解决该购物广场功率因数偏低的问题，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，与电能质量云平台配合使用，能够更加方便快捷地检测电网系统，减少人力资源的投入。
6 参考文献
[1]企业微电网设计与应用手册.2020.6
[2]丁书文．现代电能质量问题及其检测管理与治理[J]．华中电力，2004，3.
[3]李鹤，电气系统中无功补偿技术的合理应用[J].数字技术与应用，2018，36（6）；94-95.