摘要：箱式變中常規電容器構成的無功補償系統存在缺點，采用智能電容器可優化無功補償系統。智能 電容器在箱式變中存在優勢，其優勢在于過零投切與低能耗，解決了投切涌流問題，接線簡單，擴容方便，解決了箱式變無功補償容量不足問題，混合補償，解決了三相不平衡狀態下的無功補償問題，智能網絡通信，解決了常規功率因數控制器易損壞的問題，溫度保護，解決了電容器"漲肚”問題，維護方便。

關鍵詞：智能電容器，無功補償，箱式變

無功補償對電網合理運行具有重要作用，在低壓配網的箱式變低壓側安裝可靠的無功補償裝置，能夠提高電網的功率因數，降低變壓器及輸送線路的損耗，保證電網供電質量。

1、箱式變

1.1箱式變概述

箱式變又稱箱式變電站、戶外成套變電站、組合式變電站，是一種把高壓開關設備、配電變壓器、低壓開關設備、電能計量設備和無功補償裝置等，按一定的接線方案組合在一個箱體內的配電裝置。具有成套性強、體積小、結構緊湊、可靠、維護方便、可移動等特點，廣泛應用于住宅小區、城市公用變、繁華鬧市、施工場地等。

1.2箱式變常規無功補償

電網無功補償有以下幾種補償方式：變電所集中補償，配電線路分散補償，負荷側集中補償，客戶負荷側的就地補償。對低壓配網的箱式變，通常要求采用負荷側集中補償方式，即在箱式變的變壓器低壓側安裝無功補償裝置，隨著負荷的變化，自動地投入或切除電容器的部分或全部容量，來改善設備利用率，降低電網功率損耗和電能損失，保證電網電壓，提高供電質量。箱式變補償容 量可用Q_C=P（tg∮1- tg∮2）計算，一般為變壓器額定容量的20%~30%。

早期箱式變通常采用由智能控制器、低壓電力電容器、熔絲、復合開關或機械式接觸器、指示燈、熱繼電器等散件組成的傳統無功補償裝置，該裝置存在以下缺點：

箱式變空間狹小，并為封閉型，每只交流接觸器觸點吸合時需耗電15W，發熱量大，特別是夏天，環境溫度加上接觸器耗電發熱引起溫度升高，補償室內溫度經常達到60℃以上，會引起熱繼電器誤動作，接觸器失電，補償電容器退出運轉，導致無功補償失效。

采用交流接觸器投切，容易產生涌流，對電容器、對電網都有沖擊，投切電容器的時候，交流接觸器斷弧，導致電容器頻繁受到沖擊，容量衰減，壽命降低，熔斷器容易擊穿，交流接觸器容易損壞。

交流接觸器運行一段時間后，電磁線圈吸力不足，主觸頭沾灰塵等原因，以致主觸頭接觸不良，容易發出噪音，而小區內的箱式變大多離住戶近，夜深人靜時容易干擾住戶休息。

可靠性低、接線復雜、占用空間大、維護不方便等。

2、智能電容器

2.1智能電容器的原理及特點

智能電容器也稱智能集成電力電容器，是由智能集成模塊與電力電容器兩大部分組成，包括智能測控系統。電力電容器系統、過零投切系統、多種保護系統、人機對話系統、通信系統等，原理框圖如圖1所示。

智能電容器改變了傳統無功補償裝置體積龐大、結構笨重、投切技術及控制技術落后等缺點，具有體積小、過零投切、分相補償、溫度保護、智能網絡、高可靠性、節 降耗、積木結構、接線簡單、擴容方便、人機接口方便等性能。

2.2智能電容器在箱式變中運用的優勢

2.2.1過零投切，低能耗，解決了投切涌流問題

智能電容器采用晶閘管復合開關電路，投切時無涌流沖擊，無電弧重燃，無操作過電壓，功耗小，減少了常規電容器柜內80%的能耗，采用微電子技術，CPU對電壓、電流的正弦波進行交流采樣，根據功率因數的變化，當需 增加無功的時候，在電壓過零點投入電容器，當需要減少無功的時候，在電流過零點切除電容器，實現零電壓投入零電流切除的過零投切技術。因采用晶閘管復合開關電路，能耗較低，無功補償室不會因此而溫升過高，解決了箱式變內原來電容器因溫度過高退出運行、影響電容壽命等問題。過零投切技術，解決了原來接觸器投切涌流大的問題，減少了過電壓對電容器的沖擊，延長了2~3倍的電容器使用壽命。

2.2.2接線簡單，擴容方便，解決了箱式變無功補償容量不足問題

采用常規模式，從控制器、熔斷器、接觸器、熱繼電器、電容器，每路電容器需要約30根線。采用智能電容器，只需3根線，減少80%的連接線和80%接點，產品體積小，占有空間不到常規的50%。這樣在箱式變中，相同的空間內就可以增加1倍以上無功補償容量。而且隨著客戶負荷的增加，可以隨時增加箱式變無功補償容量，改變了常規模式因接線復雜、一成不變的局限性，適應企業發展的需要，可以分期投資。

2.2.3混合補償，解決了三相不平衡狀態下的無功補償問題

采用混合補償方案，即三相補償+單相補償結合，箱式變大多用在住宅小區，而居民用電往往三相不平衡，單相補償可對無功缺額較大的一相單獨補償，使補償效果更優化。

2.2.4智能網絡通信，解決了常規功率因數控制器易損壞的問題

智能電容器可取消功率因數控制器這個環節，采用智能網絡技術，構建485通信網絡，多臺電容器并聯使用，自動構成一個低壓無功自動控制系統，其中地址碼小的一個為主機，其余則為從機，從機故障自動退出，不影響剩余從機工作，主機故障也會自動退出，在其余從機中產生一個新的主機，組成一個新的系統。解決了常規補償模式下，箱式變因功率因數控制器損壞而導致整個補償系統退出運行的問題。

2.2.5溫度保護，解決了電容器“漲肚”問題

由于箱式變內溫度過高，電容器過電流、過諧波、漏電流過大等因素，以致電容器體內溫度升高，如果不采取措施，導致電容器“漲肚”，甚至爆炸。智能電容器配有溫度傳感器，利用CPU采集電容器體內溫度，在軟件中設定過溫保護定值，超過設定值時自動切除電容器，退出運行，達到保護設備的目的。

2.2.6維護方便

智能電容器CPU具備自診斷功能，可實時監測每一個元器件是否運行正常，如果異常，在顯示屏上顯示故障類型，并且亮指示燈，便于現場故障處理。而且產品體積小，接線簡單，在狹小的箱式變空間內，安裝和檢修比常規補償裝置方便，維護成本只有常規補償裝置的10%左右。

2.3智能電容器在箱式變中應用設計

某福利區現有9000多戶的住戶和20多幢的辦公樓、學校和醫院等，*采用10kV高壓供電和高壓計量，表后10kV供電網絡和低壓部分由客戶自行負責。近幾年，隨著客戶負荷的增加，對該福利區內變電站進行擴容改造，新增了14臺800KVA箱式變，均采用智能電容器作為無功補償裝置。設計方案詳如圖2和表1所示。在方案設計和設備采購時，每臺800KVA箱式變，按變壓器容量的25%即200Kvar進行無功補償，采用混合補償方式，其中共補160Kvar分補40Kvar。補償后性能穩定，運行可靠。

3、安科瑞AZC/AZCL智能電容器產品介紹

3.1 電容投切原理

用戶根據實際負載情況，設置目標功率因數和允許的無功功率占有功功率的比例值。以功率因數為首要目標，計算出要達到目標功率因數所需投入或切除的無功容量并進行電容器的投切；當功率因數滿足條件時，計算無功功率是否滿足條件，如果不滿足條件，根據所需投入或切除的無功容量繼續進行電容器的投切，克服了滿足功率因數條件但無功功率仍很大的弊端。由于兩者都是以無功功率為控制量，因此避免了“投切震蕩”情況的發生。

3.2產品介紹

3.2.1 AZC系列智能電力電容補償裝置由智能測控單元、投切開關、線路保護單元、低壓電力電容器等構成，改變了傳統無功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式，是用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。

訂貨范例：

具體型號：AZC-SP1/450-10+10

技術要求：共補

通訊協議：無

輔助電源：無

3.2.2 AZCL系列智能集成式諧波抵制電力電容補償裝置是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。其中串接7%電抗器的產品使用于主要諧波為5次、7次及以上的電氣環境，串接14%電抗器的產品使用于主要諧波為3次及以上的電氣環境。

訂貨范例：

具體型號：AZCL-SP1/480-50-P7

技術要求：共補，7%電抗率，銅芯

通訊協議：無

輔助電源：無

3.2.3 技術參數

①環境條件

海拔高度：≤2000米

環境溫度：-25～55℃

相對濕度：40℃，20～90%

大氣壓力：79.5～106.0Kpa

周圍壞境無導電塵埃及腐蝕性氣體，無易燃易爆的介質

②電源條件

額定電壓：AC220V（AZC）或AC380V（AZC/AZCL）

允許偏差：±20%

電壓波形：正弦波，總畸變率不大于5%

工頻頻率：48.5～51.5Hz

功率消耗：<0.5W（切除電容器時），<1W（投入電容器時）

③安全要求

滿足《DL/T842-2003》低壓并聯電容器裝置使用技術條件中對應條款要求。

④保護誤差

電壓：≤0.5%

電流：≤1.0%

溫度：±1℃

時間：±0.01s

⑤無功補償參數

無功補償誤差：≤電容器容量的75%

電容器投切時隔：>10s

無功容量：單臺≤（20+20）kvar

⑥可靠性參數

控制準確率：*

電容器容量運行時間衰減率：≤1%/年

電容器容量投切衰減率：≤0.1%/萬次

年故障率：0.1%

4、結束語

綜上，在箱式變中選用智能電容器作為無功補償，經過多年的運行證明，智能電容器工作性能穩定，運行可靠，補償作用好，維護方便，是新一代節能高科技無功補償裝置，適合廣泛應用。

【參考文獻】

• 劉超.智能電容器在無功補償裝置中的應用[J].農村電氣化，2014年第02期
• 王民權，李威震.箱式變電站應用及設計中應注意的問題[J].電工技術，2006.2：7-9
• 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版
• 安科瑞電能質量監測與治理選型手冊.2019.11版