ＣＧＪ１一Ｇ智能型低压无功补偿装置 电工电气 （２０１２ Ｎｏ．３） ０１３Ｊ １－Ｇ智能型低压无功补偿装置 范迎青 （南京师大建筑工程设计研究院，江苏南京２１ ０００１） 近年来，在城乡电网改造的实施过程中，低压 并联电容器无功补偿装置的设计方案有了重大的改 进和突破，取得了满意的运行效果。现在越来越多 的厂家都推出了模块化的智能补偿电容柜，例如常 熟开关制造有限公司的ＣＧＪ１一Ｇ的模块化智能补偿电 容柜。该装置以全新的模块化设计理念，突破了传 统无功补偿装置结构模式，采用科学合理的抽屉式 结构，适合与不同型材、不同型号的柜体配套，独 特的通风降温设计，保障系统在高容量下安全运 行。安装维护方便，空问利用率高，单台容量大，装 置先进、可靠性高。配置该公司智能无功补偿监测 系统，可以每时每刻通过软件或人工对客户设备进 行不问断的监测，最大限度的保障客户无功补偿设 备的安全运行。 １ 模块化智能补偿装置 在各种无功功率补偿方法中，并联电容器由于 其简单的结构，方便、灵活的安装方法，较低的运 行费用和低廉的产品价格等方面的特点，已使其成 为当今无功功率补偿技术中使用的主导产品。故由 其为主作的各种电容器补偿和滤波成套装置的 应用领域也越来越广泛。 １．１模块化智能补偿装置的基本参数 额定工作电压：４００ Ｖ；额定绝缘电压：６９０ Ｖ；额 定频率：５０Ｈｚ；额定电流：８７～８００Ａ；额定冲击耐 受电压：８ｋＶ；额定短时耐受电流（１ Ｓ）：１５ｋＡ；额 定容量：６０～５００ ｋｖａｒ；投切时问：≤２０ｍｓ；安 装方式：固定安装、组件安装；动态补偿器：ＤＰ ＩＩ、 ５ＫＳ、ＪＫＷ等；功率模块（无功调节器）：ＳＴＫ、 ＳＲＴＳＣ３、ＳＣ等；电抗器：ＣＫＳＧ、ＣＫＤＧ等；电容器：刚 、 ＢＳＭＪ等；投切模式：等容、编码、模糊；补偿方 式：三相共补、单相分补、混合补偿；冷却模式：强 制风冷；防护等级：ＩＰ３０；外形尺寸：宽６００， ８００，１ ０００ ｍｍ；深６００，８００，１ ０００ ｍｍ： 高２ ２００， Ｚ ３００ｍｍ。 １．２模块化智能补偿装置的结构特点 １）电容器投切单元采用模块化设计，布局合 理、外型美观，产品通用性强，可与各种型号的柜 体配套使用。 ２）每台电容器投切单元相互，容量增减可 直接增加或减少电容器投切单元数量。 ３）所有的电容器投切单元全部采用标准的通用 尺寸，以保证产品的规范化和通用性。 ４）所有投切单元上均装有机械闭锁装置，通过 闭锁单元，使单元无法从柜内抽出，防止误动作。通 过解除闭锁，将单元从柜体中摇出。 ５）电容器采用干式、无油化设计，保护措施完 善可靠，发热少、温升低、使用寿命长，具有良好 的自愈性能。 ６）母排连接方式：通过主电路接插件与柜内母 排连接，无需打孔。 １．３模块化智能补偿装置的控制保护 １）可显示系统的功率因数、系统电流、系统线 电压、系统无功功率、环境温度、谐波百分比、继 电器状态。 ２）配置ＷＧＢ一３５００型无功补偿控制器，可在线设 置电流互感器ＣＴ变比、电压互感器ＰＴ变比、无功上 下限、电压上下限、动作延时时间、温度上限、谐 波百分比上限等参数。 ３）可对１～１２组电容器进行循环式投切、堆叠 式投切或寻优投切。 ４）保护功能完善：控制器具有过流、过压、欠 压、谐波、缺相、超温保护，对整套装置起到完善 的保护作用。 ５）单元装有高分断能力的熔断器，可用于本单 元的短路保护。通过解除闭锁可将单元摇出，便于 设备的检修与维护。 ６）分相、三相两种补偿方式可选，配置灵活。 ７）自动运行功能：停电退出，送电后自动恢复 一６１— 电工电气 （２０１２ Ｎｏ．３） ＣＧＪ１一Ｇ智能型低压无功补偿装置 运行。 过软件和公司客服人员，对用户设备进行不问断监 测，保障客户无功补偿设备的安全运行。 模块化智能补偿装置的模块化单元示意图如图 １所示。 ８）运行在有谐波的场所可选择抑制谐波型无功 补偿装置。 ９）配置公司该智能无功补偿装置监测系统，通 ＇ 一 ．¨ 一 置 舢． ． Ｉ Ｉ１ｈ－一— ｒ 一。’ｌＩ。。 ： ＝ 、 ｌｌ ＢＹ ＡＸ ＢＹ ＡＸ Ｉ Ｉ—Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ—Ｉ Ｉ Ｉ上一Ｉ Ｉ ● ／ ＢＹ ＡＸ 叵 ’ ， … …Ｉ ｎ ……ＩＩＩ１ ｎ ｎ ｌ … Ｉｌｌ１ ｎ Ｉ ● Ｕ Ｕ Ｕ ＼ Ｕ １． ● ｌ Ｉ ， 日 ｌＩ ／ ＾＾ Ｉ一． 厂 一 ］ ］／ Ｆ联电容器／熔断器／ 功调节器 ／／ 图１模块化智能补偿单元 一｜ ＼电抗 ２模块化智能补偿装置所需元器件的选取 补偿方案确定后，就要对制作装置所需用的元 器件进行功能、质量、价格等方面的分析和选取。此 项工作对制作一套性能优良，运行安全可靠的装置 来讲是至关重要的，是不能忽视的一个环节。因为 同类元器件的生产厂家不计其数，功能不尽相同，价 格也有很大的差别，而产品质量或寿命之间的差 异就更大了。所以，当面对五花八门的同类产品 ｇ＝０．５％～１％即可满足要求。它对５次谐波电流放大 严重，对３次谐波放大轻微。 ２）系统中谐波不可忽视时，应查明供电系统的 背景谐波含量，在合理确定ＪＩｆ值。电抗率的配置应 使电容器接入处谐波阻抗呈感性。电网背景谐波 为５次及以上时，应配置Ｋ＝４．５％～６％。通常５次谐 波最大，７次谐波次之，３次较小。国内外通常采用 Ｋ＝４．５％～６％。配置 ６％的电抗器抑制５次谐波效果 好，但明显的放大３次谐波及谐振点为２０４ Ｈｚ，与５ 次谐波的频率２５０ Ｈｚ，裕量大。配置４．５％的电抗器 时，有关人员就不知如何选取了，再由于所掌握的 资料不全，更有甚者只关注产品的价格因素，而忽 略了质量水平、性能指标以及产品功能等内在的因 素，故往往不能选择到最合适的元器件，甚至错误 对３次谐波轻微放大，因此在抑制５次及以上谐波，同 时又要兼顾减小对３次谐波的放大是适宜的。它的 谐振点２３５ Ｈｚ与５次谐波间距较小。电网背景谐波 为３次及以上时应串联Ｋ＝１２％的电抗器。在电抗器、电 地选用了不符合使用功能要求的元器件，为装置的 安全运行埋下了隐患。现就某一工程项目需要１０× 容器串联回路中，电抗器的感抗 与谐波次数成 正比；电容器容抗 与谐波次数成反比。为了抑 Ｎ５次及以上谐波。则要使５次及以上谐波器串联回 路的谐振次数小于５次。这样，对于５次及以上谐 波，电抗器电容器串联回路呈感性，消除了并联 ３０＝３００ ｋｖａｒ无功补偿容量为实例就补偿装置所需 元器件的选取作相关说明。 ２．１串联电抗器的选取 ２．１．１电抗率雅的确定 １）系统中谐波很少，只是合闸涌流时则选 谐振的产生条件；对于基波，电抗器电容器串联 一６２一 ＣＧＪ卜Ｇ智能型低压无功补偿装置 回路呈容性，保持无功补偿作用。如电抗器、电容 器串联回路在力次谐波下谐振，则：力 ／ｎ，力＝ ＃ＺＮ￣Ｎ。式中 ／ 为电抗率的倒数，不同的电抗 率对应不同的谐振次数或不同的谐振频率，如表１ 所示。电抗器的电抗率以取６％为宜，可避免因电抗 器、电容器的制造误差或运行中参数变化而造成对 ５次谐波的谐振。若电容器接入处，电网被污染严 重，电抗率要另行计算。 ＝５ｏ，／１／Ｋ，如： ＝４．５％贝 ，＝５０√１００／４．５＝ ２３５ Ｈｚ； ５％则 ５Ｏ√ｌＯＯ／５：２２３ Ｈｚ； ６％则产５０× √ｌＯＯ／６＝２０４ Ｈｚ；Ｋ：７％￣ｆ：５ｏ，／１００／７＝１８９ Ｈｚ； ＝ １２％贝０产５０√１００／１２＝１４４ Ｈｚ。 随着电网污染程度的加重，为保证补偿装置安 全可靠的运行，需要加装串联电抗器以抑制或滤除 谐波，同时也了电容器投切时产生的涌流。该 工程项目电网中含有５次谐波，则选用额定电抗率 为６％的串联电抗器。其额定电压为０．４ ｋＶ，电抗器 的三相容量为３０ ｋｖａｒ×６％＝１．８ ｋｖａｒ，所以电抗器 型号为：ＣＫＳＧ一１．８／０．４—６％。 表１ 电抗率对应的谐振次数或谐波频率 ２．２并联电容器的选取 并联电容器是无功功率补偿装置的主体，其质 量的好坏、运行的可靠性，将直接影响整套装置的 使用效果和寿命。电容器串联电抗器后，电容器端 电压会升高。为了便于分析，画出电流、电压向量 图，如图２所示。 ａ）电路示意图 ｂ）电流、电压向量图 图２电路示意与向量图 以电流／为基准，电抗器上压降Ｕｌ ｌ超前电流 ９０。，系统电压 为两者向量和如下： ＵｘＮ＝ Ｎ－ Ｎ。 电工电气（２０１２ Ｎｏ．３） 如电抗器电抗率为６％，则： Ｎ＝０．０６ Ｎ；ＵＫＮ＝（卜０．０６） Ｎ；ＵｃＮ＝ＵｘＮ／（卜 ０．０６）＝１．０６４ＵｘＮ。 电容器串联电抗率为６％电抗器后，电容器端电 压为电网电压的１．０６４倍，电容器允许生产期运行 在Ｉ．１倍额定电压下。因此，电容器端电压升高，应 当选用额定电压４８０ Ｖ电容器。如电抗器电抗率为 １２％，电容器端电压升高１３．６％，应当选用额定电压 ５２５ Ｖ电容器。串联电抗器后回来电流也将增大，电 抗率 ＝６％，电容器端电压为电网电压的１．０６４倍电 流也增加到相同倍数。在低压０．４ ｋＶ电网中设置的 无功功率补偿装置中安装的电容器，用于谐波抑 制或滤波装置中的电容器，串联电抗率为６％电抗器 后，其额定电压应选择０．４８ ｋＶ系列的产品。所以 电容器型号为：ＢＣＭＪ０．４８—３０—３。 ２．３投切器的选取 对于无功功率补偿装置来说，选择何种电容器 投切执行机构，对整套装置的安全运行是至关重要 的。此种产品是由晶闸管（可控硅）及过零触发、吸 收保护等电路组成的投切器。随着动态无功功率补 偿装置的推广应用，制作技术的不断提高，同时晶 闸管模块的价格也大幅度下降，使得该种投切器 的应用量正逐步增加。但此类产品的组装工艺复 杂、体积较大、功耗较高、发热严重（需配置专用 散热器及排风扇）、价格偏高。而且在运行时会产 生谐波，对系统会产生一定的干扰和影响。由于电 容器的实际运行电压升高，电容器的额定补偿容 量相应降低，先计算电容器的实际补偿容量 ＝（ ／ ） ０１＝（４００／４８０） ×３０：２０．８３ ｋｖａｒ，电容器的额定 电流为Ｉ＝Ｏ／１．７３２×Ｕ１＝２０．８３×ｌ ０００／（１．７３２×４００）＝ ３Ｏ Ａ复合开关的额定电流Ｉ ＝肼＝１．８×３０＝５４Ａ，对 于电容器组， 取１．３～１．８。所以，根据上述计 算，复合开关的型号为：ＳＴＫ一５５Ｇ。 ２．４熔断器的选取 对于一套优质的补偿装置，除需在额定的工作 条件下安全运行外，还要保证在外部系统异常或故 障时，能够自行保护，这就要求装置具有良好的保 护系统。这一点，在实际应用中是非常重要的，一 定要引起足够的重视。在装置中起保护作用的元 件主要有：控制器内部的各种保护功能（过压、欠 压、缺相等）、熔断器、断路器、排风扇、散热器 等。各种保护元件规格的选用，要经过严格的设 一６３一 电工电气 （２０１２ Ｎｏ．３） ＣＧＪｌ—Ｇ智能型低压无功补偿装置 计、计算，慎重选取，过大、过小都是不合理的。若 选取不当，不但起不到保护作用，反会带来危害。由 于每个电容器组的支路上都有熔断器作为短路保 ３结语 在一些特殊的应用场合，若此时仍采用传统的 静态补偿方式，由于补偿电容器不随无功功率的波 动而实时跟踪投切，而且还人为地进行延时投切，所 以根本不能达到补偿的效果。所以ＣＧＪ１一Ｇ的模块化 智能动态无功补偿装置可以解决上述需要无功补偿 护，其熔断体定电流』 按下式选择： 』 了＝１．８×３０＝５４Ａ。 对于电容器组， 取１．３～１．８。所以，根据上 面的计算，熔断器型号为：ＲＴ１６—００／６３Ａ ３Ｐ。 断路器的选取在主电路中装有断路器，以便于 回路短路时能够迅速跳闸，其额定电流为： ［ｎ＝ｎ［Ｋ：ｌＯ×３０×２＝６００Ａ。Ｋ取２～２．５。所以，断 路器的型号为：ＣＭ１—６３０ＭＺ／３２００ ６３０ Ａ。 场合所遇到的问题。无功功率补偿技术是当前乃 至今后相当长的时期内，缓解电力供需矛盾，改善 供电质量的一种行之有效的手段。经广泛推广应用 后，能为国家和用户带来巨大的经济效益和良好的 社会效益。 修稿日期：２０１２—０１—１７ 另外，为了吸收操作过电压和雷击过电压等需 装一组氧化锌选择避雷器，该避雷器选择ＦＹＳ一０．２２。 广告目次 浙江正泰电器股份有限公司…………封面上海安科瑞电气股份有限公司………前插ｌ２巨邦电气有限公司……………………………前插２７ 万控集团有限公司…………………封面折一１上海安科瑞电气股份有限公司………前插ｌ３苏州Ｉ爱知电机有限公司………………………前插２８ 湖北鄂电电气集团有限公司………封面折一２江苏新晨电气有限公司…………·…”前插ｌ４邳州市国龙电器有限公司……………………中插１ 湖北鄂电电气集团有限公司……………封二江苏东源电器集团股份有限公司……前插ｌ５ 苏州电器科学研究院股份有限公司…………中插２ （高压试验室） 苏州万龙电气集团股份有限公司……前插ｌ苏州天业电器有限公司………………前插１６ 西蒙电气（中国）有限公司……………………中插３ 常熟开关制造有限公司………………前插２江苏大全凯帆电器有限公司…………前插１７ 扬州国泰电器有限公司………………………中插４ 国家电器产品质量监督检验中心……前插３杭州继保南瑞电子科技有限公司……前插１８ 无锡市南方电器制造有限公司………………后插１ 梅兰日兰电气集团（苏州）有限公司……前插４上海金山电器厂有限公司……………前插１９ 苏州工业园区苏容电气有限公司……………后插２ 环宇集团有限公司……………………前插５苏州安泰变压器有限公司……………前插２Ｏ 无锡市三能电器有限公司……………………后插３ 欣灵电气股份有限公司………………前插６泊头市精达工量具有限公司…………前插２ｌ 上海华通电气有限公司………………………后插４ 苏州市南光电器有限公司……………前插７江苏梅兰日兰电气有限公司…………前插２２ 宁波天安（集团）股份有限公司………前插８江苏兆盛电气有限公司………………前插２３ 中泰机电有限公司……………………前插９上海精益开关厂有限公司……………前插２４ 苏州电器科学研究院股份有限公司…………封三 （ＥＭＣ试验室） 苏州电器科学研究院股份有限公司……封底折２ （ＲｏＨＳ试验室） 杭中集团有限公司……………………前插１Ｏ上海电科博耳电器开关有限公司……前插２５ 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