低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器采樣三相電源中一線電流（如A線）與另外兩線的電壓（如BC線）之間的相位差，通過(guò)一定的運(yùn)算，得到當(dāng)前電網(wǎng)的實(shí)時(shí)功率因數(shù)。此功率因數(shù)與設(shè)定的投入門(mén)限和切除門(mén)限比較，在整個(gè)投切延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若在投切門(mén)限以內(nèi)，則不予動(dòng)作；若小于投入門(mén)限，則另投入一組電容器；若大于切除門(mén)限或發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)為負(fù)時(shí)，則切除一組已投入的電容器。再經(jīng)過(guò)投切延時(shí)時(shí)間，重復(fù)比較與投切，直到當(dāng)前的功率因數(shù)達(dá)到投切門(mén)限以內(nèi)。在投切過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)檢測(cè)到的電壓大于設(shè)定的過(guò)壓保護(hù)門(mén)限，則按組切除所有已投入的電容；當(dāng)檢測(cè)到的電壓超過(guò)設(shè)定的過(guò)壓保護(hù)門(mén)限的10%時(shí)，則一次性切除所有已投入的電容，用以保護(hù)電容器。在投切時(shí)若發(fā)現(xiàn)檢測(cè)到的電流小于欠電流封鎖門(mén)限，則停止投切動(dòng)作，避免系統(tǒng)出現(xiàn)循環(huán)投切現(xiàn)象。

由于在三相供電中有不同接線方法，不同的接線方法對(duì)功率因數(shù)的算法也不一樣，因此我們規(guī)定ARC系列功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償控制儀的電流取自三相供電中的A線，電壓取自BC間的線電壓，同時(shí)為減少現(xiàn)場(chǎng)接線的復(fù)雜度，我們?cè)诔绦蛑袑?duì)相位進(jìn)行自動(dòng)判別。在三相供電中，我們假設(shè)三相的相電壓分別為Ua、Ub、Uc，A線電流為Ia則有Ua=Usin(ωt)，Ub=Usin(ωt 120°)，Uc=Usin(ωt 240°)，從而得到BC間的線電壓為Ubc=Ub-Uc= Usin(ωt-90°)

若A線負(fù)載為純阻性，則A線電流Ia與A線電壓Ua同相，Ia超前Ubc的角度為90°；

若A線負(fù)載為感性，則A線電流Ia滯后A線電壓Ua角度為φ（0°≤φ≤90°），Ia超前Ubc的角度為90°-φ；

若A線負(fù)載為容性，則A線電流Ia超前A線電壓Ua角度為φ（0°≤φ≤90°），Ia超前Ubc的角度為90° φ

在我們的功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償控制儀中，為了計(jì)算的方便，我們電流相位的采樣為電壓采樣的第二個(gè)周期，即若沒(méi)有相位差I(lǐng)a滯后Ua的角度為360°。在實(shí)際檢測(cè)中，假設(shè)我們檢測(cè)到Ia滯后Ubc的角度為α，根據(jù)以上的分析得知：

若180°<α<270°電路為容性負(fù)載，COSφ=COS(270°-α)

若α=270°，則電路為純阻性負(fù)載，COSφ=1

若270°<α<360°，則電路為感性負(fù)載COSφ=COS(α-270°)

為方便用戶接線，若用戶將電壓Ubc接成了Ucb，或?qū)a的輸入接反，根據(jù)以上的推斷，我們同樣可得到：

若0°<α<90°，則電路為容性負(fù)載，COSφ=COS(90°-α)

若α=90°，則電路為純阻性負(fù)載，COSφ=1

若90°<α<180°，則電路為感性負(fù)載COSφ=COS(α-90°)

產(chǎn)品符合JB/T9663－1999國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，具有功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、控制精度高等特點(diǎn)。

●可相序自動(dòng)識(shí)別

●電壓、電流、功率因數(shù)采樣與顯示

●過(guò)壓解除、欠流封鎖，從而保護(hù)電容器及避免循環(huán)投切

●采用先投入的先切除，先切除的先投入的原則，對(duì)補(bǔ)償電容實(shí)行循環(huán)投切

●所有的工作參數(shù)都可以通過(guò)面板按鍵設(shè)定，包括投入門(mén)限、切除門(mén)限、過(guò)壓保護(hù)門(mén)限、欠電流封鎖門(mén)限、 投切延時(shí)時(shí)間

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)中使用的感性負(fù)載也愈來(lái)愈多，如感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)、變壓器等。這些設(shè)備在工作時(shí)不但要消耗有功功率，同時(shí)需要電網(wǎng)向其提供相應(yīng)的無(wú)功功率，造成電網(wǎng)的功率因數(shù)偏低，而且電力中用的一些大功率變流、變頻等電力電子裝置大多數(shù)功率因素較低，從而造成：

1、 增加發(fā)電機(jī)損耗；

2、 影響電網(wǎng)系統(tǒng)電壓；

3、影響電網(wǎng)的無(wú)功潮流分布；

4、增加電力傳輸過(guò)程中的功率損耗；

在此情況下，開(kāi)發(fā)一種低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因素，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，合理的投停無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，對(duì)調(diào)整電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量，抑制諧波干擾，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行都有著十分重要的作用。

產(chǎn)品具備RS485通訊接口，其所采樣得到的電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、有功諧波百分量、功率因數(shù)、溫度可通過(guò)通訊接口傳送到其它外部設(shè)備。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器輸入信號(hào)

a.輸入電壓額定值：線電壓Ubc=380VAC或相電壓Ua=220VAC；

過(guò)負(fù)荷：1.2倍額定值（連續(xù)）；2倍額定值/30秒； 測(cè)量形式：真有效值（True-RMS）；負(fù)荷：小于0.2VAb.輸入電流

額定值：A線電流AC5A；

過(guò)負(fù)荷：1.2倍額定值（連續(xù)）；10倍/5秒；

測(cè)量形式：真有效值（True-RMS）；

輸入頻率范圍

45~65Hz

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器測(cè)量精度

電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)：0.5級(jí)；

無(wú)功功率、諧波百分量：1級(jí)；

頻率：0.01Hz；

溫度漂移系數(shù)：100PPM/℃（0-50℃）

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器通訊

RS485接口（A、B及公共端）

波特率：2400bps ~19200bps均可設(shè)定

MODBUS-RTU 協(xié)議

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器安全性

設(shè)備耐壓，絕緣強(qiáng)度：電源、電壓輸入回路>2KVAC；

電流回路>2.5KVAC；

輸入、輸出端對(duì)機(jī)殼>100兆歐。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器電源

220VAC±20%或者380VAC±20%

功耗：≤2W，（靜態(tài)）

例1：某供電企業(yè)給某淀粉廠加裝470 kvar低壓自動(dòng)補(bǔ)償電容柜，設(shè)定補(bǔ)償限值cosj為0.95，小于限值則自動(dòng)順序投入電容器組。如功率因數(shù)超前，向線路反送無(wú)功功率，則開(kāi)始順序切除電容器，使功率因數(shù)在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域保持動(dòng)態(tài)平衡。試機(jī)時(shí)一次電流1050 A，cosj = 0.7，裝置自動(dòng)投入400 kvar后，功率因數(shù)達(dá)到1，一次電流變?yōu)?50 A，電流是補(bǔ)償前的電流的70%，即減少線路電流30%左右。

例2：某供電企業(yè)給某造紙廠加裝500 kvar低壓自動(dòng)補(bǔ)償柜，補(bǔ)償前功率因數(shù)小于0.75，線路電流1300 A，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為0.96后一次電流是1000 A，直觀減少線路電流25%左右。

根據(jù)電路原理，線路的損耗與負(fù)荷電流的平方成正比，線路電流大則損耗大，線路電流減小則線損減少，例1中，補(bǔ)償前電流為I，補(bǔ)償后電流大約為0.7×I，根據(jù)DP = 3IR，所以補(bǔ)償后的線路損耗為補(bǔ)償前線路損耗值的49 %，線路損耗降低了大約51%左右。 例2中線路補(bǔ)償后電流大約是補(bǔ)償前電流的0.77，所以補(bǔ)償后的線路損耗大概是補(bǔ)償前線路損耗的59%。

推算出補(bǔ)償前后功率因數(shù)的變化與線路損耗變化的關(guān)系： 功率因數(shù)提高，降低線損效果明顯。

用戶低壓端無(wú)功補(bǔ)償裝置一般按照用戶無(wú)功負(fù)荷的變化自動(dòng)投切補(bǔ)償電容器，達(dá)到動(dòng)態(tài)控制的目的，可以做到不向高壓線路反送無(wú)功電能。在配電網(wǎng)中，若各用戶低壓側(cè)配置了足夠的無(wú)功補(bǔ)償裝置，則可使配電線路中的無(wú)功電流最小，也使配電線路的有功功率損耗最小，這是最理想的效果。另外，線路中的無(wú)功電流小，也使線路壓降減少，電壓波動(dòng)減少。

由此得出，配電網(wǎng)中的用戶端實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地補(bǔ)償是合理的無(wú)功補(bǔ)償方式，大力推廣應(yīng)用自動(dòng)控制裝置提高線路功率因數(shù)，達(dá)到動(dòng)態(tài)的管 理，這是理想的節(jié)能降損辦法。否則，即使在線路關(guān)口處的功率因數(shù)很高，也不能有效地降低線路的有功功率損耗。

（以ARC產(chǎn)品為例）

注：控制方式，“J”表示輸出為繼電器，“R”表示輸出為晶體管

輔助功能， “T”柜體溫度檢測(cè)功能，“K”開(kāi)關(guān)量輸入與報(bào)警輸出

●海拔高度不超過(guò)2500米

●周?chē)h(huán)境溫度為-25℃~60℃，24小時(shí)的平均溫度不高于40℃

●空氣的相對(duì)濕度在25℃時(shí)不大于85%，不結(jié)露

●周?chē)h(huán)境無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)導(dǎo)電塵埃，無(wú)易燃易爆介質(zhì)存在

●工作的電網(wǎng)電壓波動(dòng)幅度不得大于±20%

●安裝地點(diǎn)無(wú)劇烈震動(dòng)、無(wú)雨雪直接侵蝕

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器電壓輸入

雖然控制器具備自動(dòng)相序判斷功能，但還要盡量確保輸入電壓與輸入電流相對(duì)應(yīng)，即相號(hào)和相序一致。電壓信號(hào)可取自BC線電壓或A相電壓，但接線方式要做對(duì)應(yīng)的修改。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器電流輸入

電流取自A線電流，標(biāo)準(zhǔn)額定輸入電流為5A，大于5A的情況應(yīng)使用外部CT；

雖然控制器具備自動(dòng)相序判斷功能，但還要盡量確保輸入電壓與輸入電流相對(duì)應(yīng)，即相號(hào)和相序一致。

如果使用的CT上連有其它儀表，接線應(yīng)采用串接方式；

去除產(chǎn)品的電流輸入連線之前，一定要先斷開(kāi)CT一次回路或者短接二次回路！

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器CT接入

建議使用接線排，不要直接接CT，以便于拆裝。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器通訊接線

網(wǎng)絡(luò)電力儀表提供異步半雙工RS485通訊接口，采用MODBUS-RTU協(xié)議，各種數(shù)據(jù)訊息均可在通訊線路上傳送。在一條線路上可以同時(shí)連接多達(dá)128個(gè)網(wǎng)絡(luò)電力儀表，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)電力儀表均可設(shè)定其通訊地址（Addr）。

通訊連接建議使用屏蔽雙絞線，線徑不小于0.5mm。公共端可不用；若將公共端連接接地，必須采用單端單點(diǎn)接地方式，在末端儀表的AB兩端應(yīng)加120Ω～1kΩ的終端匹配電阻。布線時(shí)應(yīng)使通訊線遠(yuǎn)離強(qiáng)電電纜或其他強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境。

控制器內(nèi)部的RS485接口未和開(kāi)關(guān)量輸入與溫度接口隔離，為保護(hù)通訊接口與控制器的安全，開(kāi)關(guān)量輸入接口與溫度接口必需與外部其它有源設(shè)備絕緣。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器主開(kāi)關(guān)量輸出

主開(kāi)關(guān)量輸出用以控制補(bǔ)償電容的投切。根據(jù)用戶的訂貨需求有6、8、10、12路之分。電容的投切控制有順序投切、先投先切、手動(dòng)投切、通訊投切?！绊樞蛲肚小边m應(yīng)于每組補(bǔ)償電容的大小不同，但用戶需將每一組補(bǔ)償電容按大到小的分組原則接線，即電容容量最大的接K1端，最小的接到最后的原則；“先投先切”適應(yīng)于每組補(bǔ)償電容的大小一樣，此時(shí)可用先投先切的方法均衡每組電容的工作時(shí)間；“手動(dòng)投切”主要用于調(diào)試階段，可測(cè)試接線與補(bǔ)償效果，在測(cè)量顯示方式下，可用左右鍵來(lái)控制電容的切除與投入?！巴ㄓ嵧肚小庇糜谶h(yuǎn)程遙控，此時(shí)控制器放棄控制功能而由其它設(shè)備通過(guò)通訊寫(xiě)控制器的相關(guān)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行電容的投切，但保護(hù)功能依然有效。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器開(kāi)關(guān)量的輸入

（需另行配置）

開(kāi)關(guān)量輸入外部應(yīng)采用無(wú)源接口，控制器內(nèi)部自帶電壓（DC12V）偏置。開(kāi)關(guān)量輸入可作為主開(kāi)關(guān)量輸出的反饋輸入信號(hào)，請(qǐng)按主開(kāi)關(guān)量輸出的接線對(duì)應(yīng)接到外部中間繼電器的輔助觸點(diǎn)上。當(dāng)與對(duì)應(yīng)的主輸出節(jié)點(diǎn)狀態(tài)不同時(shí)（如主輸出已閉合，而對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量輸入節(jié)點(diǎn)未導(dǎo)通），對(duì)應(yīng)的投切指示燈將閃動(dòng)，同時(shí)報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)閉合。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器溫度控制接口

（需另行配置）

控制器內(nèi)部自帶轉(zhuǎn)換電路，外部只需連接一只PT100溫度探頭，一般PT100有三根出線，請(qǐng)將其中兩根同種顏色的電線并聯(lián)，接線不分正反。溫度控制輸出可控制電容柜的風(fēng)機(jī)，用以對(duì)電容進(jìn)行通風(fēng)降溫。

溫度控制在設(shè)定溫度的上下10%進(jìn)行，如設(shè)定溫度為50℃，則控制器將在55℃時(shí)閉合溫度控制輸出節(jié)點(diǎn)，一直到溫度降為45℃時(shí)斷開(kāi)溫度節(jié)點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)O(shè)定合適的溫度控制點(diǎn)，以延長(zhǎng)補(bǔ)償電容與通風(fēng)風(fēng)機(jī)的使用壽命。

在接入溫度探頭（PT100）前，請(qǐng)確定溫度探頭的出線與金屬外殼間應(yīng)絕緣良好，否則有可能造成通訊接口的損壞或短路事故。

低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)

（需另行配置）

當(dāng)開(kāi)關(guān)量輸出與反饋信號(hào)不一致、輸入的檢測(cè)電壓信號(hào)大于保護(hù)值及在采用單相接線的情況下諧波超過(guò)過(guò)諧保護(hù)值時(shí)，報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)（DO14與COM4）閉合。輸出接點(diǎn)的外串電壓不得大于250VAC（或DC30V)，電流不得大于2A。

低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置TSF由智能控制器控制晶閘管動(dòng)態(tài)投切濾波器，集電網(wǎng)諧波濾除、無(wú)功補(bǔ)償與電能質(zhì)量檢測(cè)于一體，可以濾除電網(wǎng)諧波滿足國(guó)標(biāo)要求、實(shí)時(shí)補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功損耗、提高功率因數(shù)、降低線損，從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量。同時(shí)，TSF還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波等運(yùn)行數(shù)據(jù)，適合于負(fù)荷諧波含量大、功率因數(shù)底、負(fù)荷波動(dòng)大的場(chǎng)合。TSF裝置具有完善的過(guò)壓、欠壓、缺相、過(guò)流、短路、瞬態(tài)過(guò)電壓、聲光報(bào)警等保護(hù)措施，不存在無(wú)功倒送和諧波放大問(wèn)題。

主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓：0.4～1kV；

額定容量：100～1500kvar(視具體情況而定)

根據(jù)系統(tǒng)無(wú)功變化，快速進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，提高功率因數(shù)；

濾除諧波電流；

響應(yīng)時(shí)間快(20～40ms)；

采用分組投切電容器，在投切過(guò)程對(duì)系統(tǒng)沖擊??；

整套裝置提供全面的保護(hù)功能，安全可靠。

主要使用領(lǐng)域：TSF裝置對(duì)于快速補(bǔ)償無(wú)功，同時(shí)濾除諧波有著十分顯著的作用，能夠?qū)⒅C波源的危害降到最低，可提高電能質(zhì)量和充分利用系統(tǒng)容量。典型適用對(duì)象有以下幾種諧波源負(fù)載。

（一）交直流傳動(dòng)電機(jī)和軋機(jī)

電網(wǎng)電壓波動(dòng)，功率因數(shù)降低，產(chǎn)生奇次諧波，使電網(wǎng)電壓畸變。

（二）電焊機(jī)群

電焊機(jī)為單相負(fù)荷時(shí)，3次諧波電流大、波形畸變嚴(yán)重，三相電流極不平衡，電壓閃變嚴(yán)重。

(三)智能建筑

商業(yè)大樓和高層住宅配電中，現(xiàn)代電力電子設(shè)備（可調(diào)速馬達(dá)，空調(diào)，在線UPS，開(kāi)關(guān)電源，彩電，激光打印機(jī)等）為非線性負(fù)荷，雖然負(fù)荷沖擊性小，但所產(chǎn)生的諧波電流非常嚴(yán)重。

(四) 電弧爐

電弧爐作為非線性及沖擊負(fù)荷接入電網(wǎng)。導(dǎo)致電網(wǎng)嚴(yán)重三相不平衡，產(chǎn)生負(fù)序電流；產(chǎn)生高次諧波，普遍存在偶次諧波與奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更趨復(fù)雜化；存在嚴(yán)重的電壓閃變；功率因數(shù)低。

(五) 中頻爐

中頻爐在工作時(shí)所產(chǎn)生的奇次諧波電流嚴(yán)重.

裝置主要有不銹鋼箱體、配電綜合測(cè)控儀、復(fù)合開(kāi)關(guān)、電容器、通訊終端、單組電容器保護(hù)器件、避雷器、電源總開(kāi)關(guān)、采樣及測(cè)量用互感器、電容器組運(yùn)行狀態(tài)指示燈等構(gòu)成。主要功能特點(diǎn)如下：

◆ 采用不銹鋼外殼，做噴塑或鈍化處理，外觀整潔美觀、耐老化、抗腐蝕，高壽命；

◆ 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊合理、布線整齊大方，維護(hù)方便，散熱和密封措施完美結(jié)合，宜戶外運(yùn)行；

◆ 可采用編碼、全△、全Y或△ Y等多種補(bǔ)償方案，固定補(bǔ)償、靜態(tài)補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合，成本經(jīng)濟(jì)且補(bǔ)償效果良好；

◆ 采用智能復(fù)合開(kāi)關(guān)、既沒(méi)有投切涌流又無(wú)需散熱，更不會(huì)產(chǎn)生諧波注入，可靠性高；

◆ 具備過(guò)壓、欠壓、缺相、諧波超限、過(guò)載、斷路等保護(hù)功能；

◆ 具備電壓監(jiān)測(cè)、負(fù)荷監(jiān)測(cè)、諧波監(jiān)測(cè)、電度累計(jì)等數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能；

◆ 具備RS232/485通訊接口、可采用有線、無(wú)線、抄表器、GPRS/CDMA等通訊方式；

◆ 具有單機(jī)或網(wǎng)絡(luò)版后臺(tái)管理軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、圖形顯示、報(bào)表打印；

裝置中的所有電器元件均符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格執(zhí)行下列標(biāo)準(zhǔn)：

GB191-1990 包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志

GB/T2681-1981　 電工成套裝置中的導(dǎo)線顏色

GB/T4942.2-1993 　低壓電器外殼防護(hù)等級(jí)

GB/T9466-1989　 　低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備基本試驗(yàn)方法

GB12325-1990　 　電能質(zhì)量、供電電壓允許偏差

GB12747-1991　 　自愈式低壓并聯(lián)電容器

GB/T14594-1993　電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波

GB/T15576-1995　低壓無(wú)功功率靜態(tài)補(bǔ)償裝置總技術(shù)條件

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DL/T597-1996　低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器訂貨技術(shù)條件

JB7113-1993 低壓并聯(lián)電容器裝置