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无功补偿SVC用TSC晶闸管技术说明
发布者: 发布时间:2020-10-31 阅读:128

TSC无触点可控硅开关优势互补,发挥接触器运行功耗小和可控硅开关过零投切的优点,便是一个较为理想的投切元件,这就是开发复合开关的基本思路,这种投切开关同时具备了交流接触器和电力电子投切开关二者的优点,不但抑制了涌流,避免了拉弧而且功耗较低,不再需要配备笨重的散热器和冷却风扇。要把二者结合起来的关键是相互之间的时序配合必须默契,可控硅开关负责控制电容器的投入和切除。如果把二者巧妙地结合来复合开关:当仔细分析研究了交流接触器和可控硅开关的各自优缺点之后发现交流接触器负责保持电容器投入后的接通从原理上看是理想的投切元件,但实际上并非如此,它存在下面一些缺陷。
反向耐压一般也只能达到1600V 左右,这就限制了它的应用范围。由仿真和计算证明在38OV 的系统电压下,电容器理想开断时的稳态过电压就可能达到1600V ,当系统电压高于380V (这是常有的情况)或非理想开断时的暂态过电压就可能远大于可控硅的反向耐压位1600V,众所周知可控硅是一种对热和电冲击很敏感的半导体元件。小形三端(TOP)封装可控硅由于结构性的原因一旦出现冲击电流或电压超过其容许值时。这类型式的可控硅其短时通流容量不能做得很低(低于60A )就会立即使其性的损坏。实际运行情况已经表明了复合开关的故障率相当高。
HKCS1A本系列采用大功率反并联晶闸管模块、隔离电路、触发电路、保护电路及散热装置等元件组成,可用于690V以下容性或感性负载的通断控制,通断时无涌流、无过电压,工作时无噪音,允许频繁投切,安装、接线简单方便, 特别适用于快速投切的SVC型动态低压动态无功补偿装置。其中HJTSC系列无功动补调节器的三相控制技术解决了三相不平衡冲击负荷补偿的技术 难题,为补偿装置中优选择。
扬州华锦电气科技有限公司是一家专业从事无功功率补偿装置研发、生产、销售于一体的高科技公司。本着“科技发展、以人为本、质量用户至上”的宗旨,不断开拓创新,公司现已形成普通无功功率自动补偿控制器,快速补偿控制器,高压无功补偿控制器、动态混合无功补偿控制器,抗谐波无功补偿控制器。动态无功补偿用复合开关,动补调节器,快速无触点开关,滤波电抗器 、普通无功补偿成套装置,滤波补偿成套装置等几大系列,高、低压电力电容,上百个规格的产品,基本上满足了用户在不同容量、不同环境下的无功补偿需求,并且拥有多项技术。产品通过多家检测机构测试。
抗谐波智能电力电容器是针对用电网络谐波含量高。 常规智能电容器不能正常运行的情况下而设计的,主要应用在电流谐波含有率低于40%的场所(如变频器等设备),既能满足无功补偿,改善功率 因数,又能高次谐波对系统的影响,提高用电质量。
产品概述目前,电力电子设备的应用日趋普遍,电力电子装置在生产过程中是必不可少的。如个人电脑,空调设备、照明机器、电梯、直流 电动机、变频器、中频感应炉、机器等。
这些非线性用电设备所产生的谐波,它可以导致电能浪费、降低系统容量、加速设备老化、降低生产率、配电系统本身或连接在该系统上的其他设备发生故障。在谐波严重的场合,快速型无功动补调节器 JLKCS1A智能式低压抗谐波电容器已经成为针对谐波治理的解决方案,扬州华锦电气科技有限公司专业的技术团队,将为您的电能质量与电网的稳定运行提供专业的解决方案。
在电能质量越来越重要的今天,扬州华锦电气科技有限公司的技术团队开发的快速型无功动补调节器 JLKCS1A 系列智能式低压抗谐波电容器为您的电网运行保驾护航。快速型无功动补调节器 JLKCS1A 系列智能式低压抗谐波电容器采用微电子软硬件技术、微型传感器技术、微型网络技术和电器制造技术等新技术成果,将其智能化,实现低压无功补偿功能和使其能够可靠工作、使其方便的过零投切、保护、测量、信号、联机等系列功能,是低压无功自动补偿滤波技术的重大突破,主要应用于谐波十分严重场合的无功补偿,能够可靠运行,不会产生谐振,对谐波无放大作用,并在一定程度上在吸收谐波的功能。其中串接7%电抗器的产品使用于主要谐波为5次的电气环境,串接14%电抗器的产品使用于主要谐波为3次的电气环境。
产品主要适用于化工、建材、造纸、纺织、煤炭、电力、电信、铝业、船运港口、烟草、酿酒、汽车制造、精密电子、精密机械等工业领域。同时,还可应用于通信行业电源系统、交易供电系统、机场港口备用电源系统、大型系统、各类UPS发电机组、会展场馆、商业写字楼等商业用电系统。
主要特点采用高品质工业型低压电力电容器,无油化设计,安全性高。采用无涌流投切开关,技术,性能稳定可靠;
采用闭环电路,磁路不饱和,无能源消耗,无电磁辐射。采用特殊的技术与工艺,能有效的抑制高次谐波和涌流,抑制3~9次谐波效果明显。模块化结构,组合灵活,扩容方便,安装简单,便于维护。智能网络,R S485通讯接口,可以接入后台计算机,进行配电综合管理。采用分散控制模式,20万次无故障投切,高可靠性,20万发无故障投切;
人性化的人机界面,操作简单,维护方便,利于现场故障查找。内加SH防爆器及温控装置,提高严重谐波场所下的运行可靠性。节能效果显著,有效提高功率因数,降低电能功耗,改善电能质量。
主要滤波功能电容器投切状态、过欠补状态、过欠压状态信号:保护动作类型、 自诊断故障类型信号。有效的抑制高次谐波和涌流,对高次谐波形成低阻抗通路。对谐波具有吸收泄放作用,能高次谐波对电容器的影响,保护电路及电容器过载,防止电容器过热,绝缘介质的老化,自愈性能下降,使用寿命降低。
无涌流投切功能与专用电容投切开关配合,无投切涌流,保护功能,回路电流速切、过流保护:电容器过压、 欠压保护;电容器过温、 断相、 三相不平衡保护,当电容器温度超过65度,电容器整机退出运行保护,提高使用寿命,确保系统安全运行。信号功能,电容器投切状态、过欠补状态、过欠压状态信号:保护动作类型、 自诊断故障类型信号。
电容无功补偿装置输出容量的计算对很多刚接触这行业的同志来说有点混乱。本人把自己的一点心得写下来,希望对大家有点帮助。
为方便分析,设定装置运行在理想的额定电压下,不考虑系统电压波动或谐波等干扰装置的无功输出量。Qc:电容器的无功输出量。Qcn:装置的电容器额定容量。Ql:串联电抗器的无功输出量。Un:装置的额定电压。Ucn:电容器的额定电压。Uc:电容器的运行电压电抗器与是容器的阻抗比率。
那到底无功功率是什么?
先看看标准上给出的定义:无功功率Q=S*sinθ,其中S为视在功率,θ是电流与电压的相位差;或者Q=√S∧2-P∧2 (真的不知如何打公式,不过相信大家看得明白),P为有功功率。如果三角函数还没全忘记的朋友应明P、Q的关系就是三角函数中两条直角边与斜边的关系了,放坐标系中P在x轴,Q在y轴,S就他俩合成的斜边,θ就是S与P的夹角。要想明白无功补偿的原理,脑里一定要想象出这个坐标系,也就是当三个元素分别变化时图形是如何变化的。
那到底无功功率的物理意义是什么?
上面所谈的只是无功功率的数学定义。要说清楚他的物理意义,先要从什么是做功开始。从能量守恒原理可知,电路中所做的功实际是指负荷把电能转化为其他的能量。如把电能转化为热能、光能、机械能、化学能等,产生这些作用的元件我们称为电阻元件。电能通过这类元件,能量就传到电路系统外面了,惯上称为元件吸收能量,而元件吸收能量的快慢就用功率这个概念,这种电阻元件所产生的功率就是我们所说的有功功率(电能让他们转走了,确实有做功)。但另外有一些元件,如电抗器,电容器,他们在电路中也转换电能,但只在一个频率周期的一半时间转走电能,而另外一半时间又把电能转回来。电抗器在一个频率周期中两次把电能转化为磁能,而在同一周期内又两次把磁能转回电能。电容器也类似,一个频率周期中两次把电能转化为静电能(电能的储存),而在同一周期内又两次把静电能转回电能(电能的释放)。
这类元件不断地从电路中吸收能量,但又把能量放回来,因此在一个频率周期上看,电路系统中的能量没有被转走,没有做功,如果作数学推导,确实可以得到P=0(具体推导请参考教材)。但是这种能量的交换虽然对于元件本身没有做功,但他对电路的其他元件是有影响的,特别是当这个交换的速度变得很大时,作用更明显,为了考察这种现象,科学家强行给出了无功功率这个名称,他就是指上述元件的能量交换速率(有功功率是能量转换)。在数学意议上实际是把功率的负半周期强加上了号。后还要说说的是视在功其实视在功率也不是真正的意义上的功率,与无功功率一样,是科学家为考察电路现象而定义的一个概念,即元件端电压的方均根值与流过电流的方均根值的乘积(实际就是电流表上的电流读数与电压表上电压读数的乘积)。
关于无功概念的浅析。
年前写的东东由于部分同志对无功的概念较为混乱,现试对其作出浅析,希望对大家有帮助。
大家应建立一个概念,无功并不会被消耗,只会被补偿、平衡。
首先,大家应了解为什么要定义无功。无功是无功类设备(电感、电抗)与电网进行能量交换的速率。应强调的是交换的速率,而不是交换过程中的损耗,即在交换过程中由于漏磁、介质损耗等能量的损失并不属于无功,这些是因无功过程中引起的有功损耗。
再明白点说明无功的定义及与有功的分别。电网中存在电能,当电流通过负荷时,会产生机械运动、光、热能等其它能量的表现。这实际上电能转换成机械能、光成与热能等。这种转换速率我们称为有功,转换的结果就是电能的消耗,其主要特征是当电能通过负荷转换成其它型式的能量后,并不能立刻变回电能(一个周期内)。而有些特殊的设备(如电抗器、电容器),当电流流过它们时,在半个周期内,电能会转变成磁能或场能等形式,但在后半个周期内,这些能量会转变回电能并反送回电网,因此从整个周期来看,设备没有从电网中吸收任何电能,只是不断的作能量交换(是交换而不是转变);为计算交换的速率,因此定义无功这个概念,这类设备就是无功负荷。虽要说明的是,实际上是没有纯无功负荷的,实际的无功设备在能量交换时一定有能量的损耗(如漏磁、介质损耗等),这部分丢失的损耗不能算入无功,这是因无功作用而产生的有功损耗。同理有些人把设备产生的不是需要的热能等能量损失称为无功是不对的,这是无用功,而不是无功,因其不能转回电能。
有些人可能会问,无功既然只是无能量交换,没有能量消耗(确切的说是转变为其它形式的能量),那为什么我们还要那么重视无功呢?下面用一个例子说明:电厂发电,煤送入工厂,会被消耗(相当于有功),工人每天上下班,在工厂进出,人数并不减小(相当于无功)。工人虽然不会损耗,但工人上下班必然占用道路,影响煤的输送(为了说明问题,只好认为他们是用同一道路的),这就相当于无功影响了设备的输电效率。同时,工人在上下班的过程中必然对路面产生损坏,路程越长则维护费用越大(这相当于无功引起的线路损耗,属有功);为减小这个损耗,厂区内好就建有工人住房(这相当于无功就地补偿、平衡)。
无功是能量交换的速率,本身并不产生损耗。我们常说的无用功损耗能等,实际上很多是属于有功,因为它是把电能转为热能或机械能等。但无功负荷在能量交换过程中必然带来有功损耗,而且负荷与电源的距离越远则损耗越大,并且会占用大量的线路输送能力;为了减小这方面的损失,我们就要在无功负荷设备的旁边加装反性质的无功负荷,使其互相进行能量交换,减小对电源的依赖,达到提高线路输送能力及减小线损的目的。
以上是本人的一些对无功的观点,欢迎大家指正。居然在某找到了自己10年前写的东东(当年的资料全没有了),现在看来还是觉得有点意思,就贴过来让大家参考一下。好象写得更明白些,但当时没有强调无功是功率这个概念,确实不应该。
关于谐振破坏力的说明:其并联谐振因破坏力大,高压补偿时一定要验算避开。有厂家把低压补偿的分组自动投切直接用在高压系统中是危险的。低压补偿现在都是多路自动投切,系统的参数变化也大,一般没法做可靠的验算。幸好并联谐振的现象就算时有发生。但由于低压系统短路容量少,也就是系统中本身存在的电阻,能有效减少谐振的影响,因此就算发生谐振,电流电压的变化幅度也是有限的,多表现为跳一两个开关、或烧断几跟熔丝或损坏一两个电容器而破坏谐振点就停止了。
其电容器支路本身的串联谐振。表现为引入了系统的该次谐波,电容器会有过流现象。但不会出现部分同志所认为的电流无限大的现象。这是因为上面提到系统和支路的电阻作用,另外关键的是谐波源能提供的电流是限的,这也是为何滤波装置就要做成串联谐振的原因。因此,对于11等系统容易出现的谐波,我们要避免支路与其发生谐振,因为你不能确定引入的谐波电流是多少,这可能会令电容器因过载而损坏。但对于其他象偶次、13次以上的谐波,由于出现的机会很少,而且时间短和幅值不太,就算发生了串联谐振,一下就被电路中的电阻吸叫了,没什么大不了,非特定系统不用考虑(特定系统常见的是电弧炉、电气火车等)。
工厂柴油发电机组出线端有否必要进行无功集中补偿?
这个问题好从电流的角度去理解。发电机发出的电流包含有功电流和无功电流两部份。以供给负荷的有功和无功需求。从能量转换的角度看,有功电流分量是由柴油机提供的,无功电流是由励磁电流调节,理论上不消耗能量。因此有同志得出在发电机出线端进行无功补偿是的。但实际问题要实际分析:
进行补偿的优点:减少发电机的损耗。JLKCSA补偿后输出电流下降,发电机绕组中电流减少,因此发电机本身的有功损耗减少。这也就是我们要记住的,无功不会产生有功损耗,但无功(电流)的传送会产生有功损耗。增加发电机的带负荷能力。很多人认为有功是由柴油机决定的,无功补偿不能增加发电机的输出,确实是这样。但必须知到,发电机的输出除受柴油机限制外,还受输出电流的限制(绕组的耐受电流是有限的)。当无功电流过大,必然影响有功电流的输出,这个现象在机加工工厂、制衣厂等工厂常遇到。
进行补偿的缺点:补偿装置本身是有有功损耗的,这点刚好与上面个优点相抵。补偿装置是有成本的。因此必须考虑安装成本与产生的效益。因此是否进行补偿主要考虑下面的问题:配电柜中已有补偿装置,那在发电时就投入吧。但注意装置的电流检测互感器是否在发电时的供电回路上,否则要加转换装置。如果原来没有补偿装置或补偿装置没法补偿发电的供电回路,那就要考虑是否加装了。原则上发电机组经常使用,并且不满足全设备生产的(相当一部份工厂都是如此),那就加装吧。至于很少用到的应急发电机,一般就没必要加装了,但发电机容量偏少而设备又不能停产的,那加装无功补偿还是有必要的。
补偿或滤波装置一次元件的额定电流选择原则。补偿或滤波装置必须以电容器的额定电流为依据选择其他一次元件的额定电流!这个可是原则性的问题。以上面的10台450V,30kvar电容器组为例:单台电容器的额定电流是In=30*1000/(√3*4=38.5A,在理想的低压系统运行时的工作电流是I=38.5*400/450=34.3A;
大家可能会觉得既然运行电流是34.3A,那其他元件当然是以此为依据,乘上系数来选取。但这是不对的,原则上错了。
我们为什么要用450V,30kvar的电容器而不用400V,23.7kvar的电容器(在理想低压系统中两者是等效的)。因为大家都明白,系统不是理想的,特别是过压与谐波都会引起电容器的过压和过流。因此我们为电容器留下了足够的余度,一般我们会在规格中提高额定电压,如上面的400变成450V,并相应提高了千乏数(23.7变成;
但提高电压的同时,我们实际上也提高了电容器的额定电流(34.3A变成了38.5A)。也就是说电容器能在38.5A电流下可靠运行。想想看,真出现这种情况时,如果其他元件不按这个38.5A电流为选择依据,就会出现电容没坏,而其他元件坏掉了,这也是我们所不能接受的。
后也许有人会说:电容器满额定电流的情况是很少出现的,电容器是要留余量,其他的不用。其实说这句话的实际暗示了是电容器质量一般较差,为他多留点余量。但我们在设计上是不能以此为依据的。合格的电容器能在额定电流(以至到1.3倍)下长期运行。这个参数与其他元件是基本一致的。而其他元件流过的电流与电容器是一样的(也可以说是由电容器所决定),因此必须按电容器的额定电流选择。
后,考虑实际的工程情况,如电容器一般不会长时间全投入(实际如果负荷扩容后会出现的),很多一次元件的实际过载能力比电容器强等原因,我们可以较灵活地选取可靠系但是与之相乘的电流基数一定是电容器的额定电流。
已知低压侧负荷容量及功率因数,已知变压器型号,求高压进线处的功率因数?由已知条件计算出负荷的有功及无功功率;这个现在谁都会算吧!由变压器型号查出其短路电阻和电抗,实际由于电阻较少,一般由短路压降算出的阻抗就是电抗;由变压器的电抗值和负荷电流值计算出变压器产生的无功功率(有功就勿略吧);3中计算的无功功率+负荷的无功功率就是总的无功功率;负荷的有功功率就是总的有功功率;有这个参数,就可算出高压进线处的功率因数了。
  无功功率补偿的基本原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路,当容性负荷释放能量时,感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时,容性负荷却在吸收能量,能量在两种负荷之间互相交换。这样,感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是无功功率补偿的基本原理。
力率电费 是指电力用户感性负载无功消耗量过大,造成功率因数低于标准,从而按电费额的百分比追收的电费(详细了解力率电费调整办法)。
过零模块 采样及触发KCS1A可控硅(晶闸管)。是通过过零模块对可控硅两端进行采样,当可控硅两端电压为零时,触发可控硅,使电容器投入或切除。投入时无涌流,切除时无过电压。
涌流及过电压 涌流是将电容器投入时瞬间产生的电流.如接触器投入电容器时采用不过零点,所以当电容器投入时瞬间相当于短路,产生的电流会比电容器额定电流大几十倍或上百倍.同时会将电容器的极板的许多耐压薄弱穿,造成电容器无法储存能量,影响电容器的使用寿命.所以接触器式电容柜不可以频繁投切。
电压是将电容器切除时瞬间产生的电压.切除时由于电网电压与电容器的端电压产生迭加,从而产生过电压。 投切振荡 当投入电容器时出现过补偿,切除后又欠补偿,造成电容器来回频繁投切,产生振荡。 过补和欠补 欠补是指用电系统中感性无功大于容性无功。过补是指用电系统中容性无功大于感性无功。
RC2000控制器 编码式投切 是指控制器投入电容器时采取的一种方式,如1—2—2例:现做一台100KVAR的电容柜。无编码:可做10路,每路10KVAR,以10KVAR等级投切。有编码:可做6路,前两路每路为10KVAR,后4路每路20KVAR,投切等级也为10KVAR。两种方法比较起来都以10KVAR等级进行投切,无编码用了10路,而有编码的只用了6路就可达到同样的效果,减少了4回路。降低了产品的成本。
 
 

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