低压智能电容器在JP补偿柜中的改进和应用

虞卫东

摘 要：工业企业在日常生产中，对于用电量的需求极大，各种大型电力设备的正常运转需要电力供应系统具备良好的稳定性和高效的供电能力。然而在电力系统供电过程中由于用电设备大多数都属于感性负载设备，所以从总体上降低了电网运行的功率，增加了电流无功功率，造成大量的电能损失，与此同时，还会对设备的正常运转造成影响，加速了设备的损耗。为了降低电流无功功率所带来的负面影响，使用低压电容器对设备进行功率补偿是一种行之有效的解决方案。JP补偿柜是一种补偿功率的常见设备，其核心装置是低压电容器，人们不断致力于电容器的研发和改进，目前，新型的低压智能电容器以其独特的优势正被广大企业所采用，大大提升了企业用电的功效。文章据对低压智能电容器的构造及运行原理加以系统介绍，旨在扩大其应用范围，切实提高电网的总体运行效能。

关键词：优点；存在问题；并联运行设计

在低压供电系统中，经常会出现由于电压或电流变动造成的无功功率消耗，浪费了大量的电力资源。为了有效解决这一问题，通常会在电力供应系统中加入低压电容器来提高电流的实际功率，但一些大型设备在运行时往往会产生大量的谐波干扰，如果只将电容器接入电力系统，会产生谐波的扩大效应，导致电力电压系统紊乱，起到反效果。将电容器与补偿柜相结合，可以有效防止这一现象的发生，补偿柜本身具有抗谐波干扰的能力，因此，可以保证低压电容器功能的正常发挥。目前，JP补偿柜在开放和使用中还存在一些结构的功能上的问题需要进一步改进，例如，柜体体积过大，线路调试较为复杂，不利于安装和维修等问题，补偿柜中支路一般包括四路，并由外部装置统一控制[1]。

在节能性方面，低压智能电容器实现了降低能耗，经济环保的目标，由于其体积大幅缩小，使得生产设备所需的原材料数量减半，节省了大量资源，而且其耗电量也缩减到原来的一半左右，进一步实现了节能功效。电容器投切方式也更加智能灵活，降低了投切过程中电流和电压的冲击量，保证了投切的效率和安全性。另外，低压智能电容器对不同相位实现了分别的无功补偿，弥补了传统单一线路补偿的缺陷[2]。

传统的低压电容器主要存在如下缺陷和运行障碍：其一，由于低压并联电容器在控制时各条线路是单独运行的，所以就需要合理协调的分配投切时间，保证系统正常运转，而如此一来，就大大增加了系统线路运转的等待时间，降低了系统运行的效率[3]。其二，由于电容器设备本身线路操控系统与整个电网运营系统是一个整体，所以，在电流功率补偿操作时如果电容器发生设备故障，在检修时就必须切断整个电力运营系统的线路，致使系统设备必须中断运行。

1 设计科学合理的并联系统

硬件设备是保证电容器正常运行的关键和基础，在选择硬件设备时 ，要注意其与整体系统的融合性与协调型，同时，要采用技术含量较高的新型硬件装置，实现功率补偿的最佳效果。投切设备的选择要注重其智能化控制效果，在主控制系统的设置方面，要根据和设备相关需要科学设置各项参数指标，以满足设备正常运转的要求。合理控制投切系统也是在并联运行设计过程中所要考虑的主要因素。[4]

该处理器可配置两路通用异步接收/发送装置串行通信口，其中一路转换成RS485通信，与上位机的配网自动化系统连接；另一路串口转换成RS232为多台低压智能电容器并联工作时通信专用[5]。

1.1 低压智能电容器通信地址设置

在设计时将低压智能电容器的通信地址设置为，由操作人员直接拨码的开关完成。拨码开关设为4位，由微处理器I/O口采集开关状态，设置从0000-1111共16个不同地址。在软件中，文章定义地址设置为0000的智能电容器为单独运行状态，地址为1111的智能电容器为退出运行状态，其余地址均为组网运行状态。

1.2 自动组网功能

在有多个电容器投切控制器同时应用的情况下，采用RS232通信将各低压智能电容器并联组网，设置处理器串口工作于模式2或模式3状态下，每帧信息为11位，构成一主多从的串行通信网络。

2 电网侧电流信号的处理

在传统的无功补偿控制器设计中，电网侧的电流信号一般都是直接使用标准电流互感器二次侧的电流信号[6]。文章在设计中将电网侧的标准电流互感器的二次侧电流信号接入特制（穿心式结构）的电流互感器，将标准电流互感器二次输入电流转换为小幅值的电压信号，提供给多台并联的低压智能电容器模块使用L7J，电流采样互感器该电压信号使用2根电缆并行接入各个低压智能电容器模块。

3 实际应用测试

某台区配电变压器容量为100kVA，设计JP补偿柜为一路400A进线、两路200A配电出线，带计量功能，补偿容量为30kvar，分3路自动投切。使用这些改进技术对低压智能电容器进行设计，其电气接线由于采用了改进后的低压智能电容器，JP补偿柜的补偿室内只需安装1台作为补偿总开关的塑壳短路器和3台容量为10kvar的低压智能电容器；接线部分只需要将QF5的出线分别引入各低压智能电容器，同时再将CT4、CT5、CT6的二次输出引入配套的电流采样互感器；各智能电容器的二次接线采用标准屏蔽双绞线互联。

3台低压智能电容器的通信地址分别设置为0001、0010和0011，并将外部通信RS485总线接人上位机进行观测。通电运行后，第一台智能电容器地址为0001，默认成主机，通过RS232总线查询组网情况，得到其余3台智能电容器模块的回应，获得其余模块的数量、容量、开关信息，成套装置在0001号模块监测实时无功功率的情况下投切电容器；将第二组智能电容器的地址设置为1111，该电容器立即分断开关、退出运行并闭锁，0001号主机随即报告0010号电容器模块故障，并协调与001 1号模块进行投切补偿。恢复初始状态后重新通电运行，将第一台电容器的地址由0001改为1111，原主机立即退出运行，10 S后通信地址为0010号的第二台主机自动升级为主机，取得与上位机的通信，协调自身与第三台电容器进行投切补偿。

4 结束语

建设节约型社会是我国政府在现阶段社会经济发展进程中所大力提倡的，在对资源进行开发利用时，要注重其使用的高效性，采取一切可行的措施降低对能源的消耗。电力能源是我国目前主要的能源供给来源，是保障社会经济正常运转的前提，由于大型工业生产企业在电力使用过程中存在严重的电能浪费现象，为了改变这一现状，可以通过在用电系统中加入低压智能电容器达到节能的作用。JP补偿柜是一种常见的功率补偿设备，改进低压智能电容器节能技术可以有效提高补偿柜的节能功效。

参考文献

[1]李泳泉.线路无功补偿装置在农村配电网中的应用[J].浙江电力，2010（7）：57-60.

[2]陈元招.零投切开关的低压智能电力电容器设计[J].计算机测量与控制，2010（10）：16-20.

[3]朱毅，骆和平.低压电网无功补偿最优方式和补偿容量的选择[J].水利科技，2005（4）：49-51.

[4]王乙伊.低压配电网无功补偿方式的研究[J].广东电力，2007，20（2）：33-36.

[5]赵庆亮，魏晓涛，王以伦.用单片机的串行口实现异步多机通信[J].信息技术，2003（7）：30-32.

[6]国家电网公司.国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则[Z].2004.

[7]郑安平，张劲，朱专政.新型配电变压器监测终端的设计[J].微计算机信息，2006（22）：244-246.