【节能学院】ANSVC无功补偿装置在南京某高等院校中的研究与应用

摘要

随着人们对电能质量与治理日益增长的需求，人们对电网电能治理的要求越来越高。对于高等院校来说，想要安全稳定的电网，就需要解决电网的电能治理问题，对高校不同区域的实际情况进行评估，相应的问题提出相应解决措施。ANSVC无功补偿装置对电网的安全经济运行、保障高校用电质量和科学实验的正常运行起着至关重要的作用。

概述

高等院校中的电网功率因数普遍偏低，会导致损耗增加、输送容量减少、电网电压偏移，影响教学楼日常用电、实验室设备寿命缩短。安装ANSVC无功补偿装置进行无功补偿，可将功率因数提高到0.95，改进电压波动、闪变等状况。普通电容器组经济效益高、维护简便、自身损耗小，可以快速地保障高校的电能质量。

高等院校中负载多为照明、空调、教学设备、宿舍楼用电、教师公寓用电等，由三相负载、单相负载组合而成，其主要产生3、5、7次谐波，电网中的变压器既传输有功也传输无功，但无功在电网流入流出过程中会有损耗，因而功率因数下降，会引起负载工作异常、电费罚款较多。所以要选择ANSVC无功补偿装置进行无功补偿，节约成本。

 

013项目概述

南京某高等院校信息技术科研楼改造项目，该项目建筑楼层10层，高低压配电室建设于2012年，低压电力电容采用的是传统电容，现使用年限已到，低压电力电容老化严重，部分电容已经出现变形，电容老化易引起爆炸，造成安全事故，影响用电安全，也会造成功率因数偏低，电能质量差。

为了确保用电安全，排除安全隐患，保证配电室用电设备和配电设备正常运行，现将对配电室低压电容器、电抗器、投切开关、功率因数控制器等电容设备进行改造。改造后要求每台无功补偿柜补偿后的功率因数大于0.95要求的功率因数，系统内谐波小于5%。提高电能质量，可确保电容补偿设备正常运行，低压电力电容改造重在强调改造后补偿的安全性，可靠性，低压电容配比补偿量占变压器总容量（20%-30%）的比例，同时改造后电容补偿要求实用性与智能性，改造后的功率因数控制器具有RS485标准接口，支持Modbus标准通讯规约，可方便接入电力监控管理系统平台，可进行远程实时监控，在线巡检及数据管理，也可对设备运行状态实时监测与预警。
 

图1 改造前配电室现场图片

0243解决方案

高校中的既有三相负载又有单相负载，选择共补电容器和分补电容器进行混合补偿，而系统中的3、5、7次谐波会引起电容器寿命缩短或直接鼓包损坏，所以选择14%电抗率的电抗器来保护电容器，安装ANSVC无功补偿装置进行无功补偿，可以提高电能质量，保护设备，节省开支。

图2 二次接线图纸

根据二次接线图纸提供的信息：单柜装机容量为200kvar，分补占总容量的40%，电抗率14%，选择适当的配置方案：200kvar=共补（40kvar*3）+分补（30kvar*2+20kvar）

0353ANSVC无功补偿装置

3.1 概述

ANSVC无功补偿装置适用于频率50Hz电压0.4KV的系统中，集无功补偿、电网监测于一体，不但可以通过投切电容器来补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低损耗，从而提高电网的负载能力和供电质量，同时还能够实时监测电网的三相电压、电流、功率因数等电量参数。ANSVC无功补偿装置由电容器、电抗器、投切开关、控制器等散件组成。

3.2 ANBSMJ自愈式并联电容器

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1）和方形（图2），功能上分为共补电容和分补电容（图3）

图3 圆形电容

 图4方形电容器

图5共补分补电容器上图例
 

3.3 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，控制电网的高次谐波，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，改进网络电压波形，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），电抗率分为7%或14%                                                  

图6 共补电抗

图7 分补电抗
 

3.4 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8 复合开关图
 

图9 晶闸管开关
 

3.5 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，改进电网的功率因数，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：144*144

开孔尺寸：138*138

图10 控制器外形
 

图11 控制器尺寸
 

3.6 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）

3.7 接线方式

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011 结语

ANSVC无功补偿装置在该项目中长期投入运行，安全可靠，取得国家检验机构颁发的带有CMA、CAL、ilac-MRA、CNAS等认证资质的型式试验报告，售后服务有保障。既能补偿系统中的无功需量，也能实时监测系统中的各项参数，方便快捷地将数据传输到后台进行统一管理，使整个配电工程实现了综合自动化。