如何提高电网功率因数-无功补偿装置

ANSVC低压无功功率补偿装置
1、概述
1.1 ANSVC低压无功功率补偿装置介绍
ANSVC低压无功功率补偿装置适用于频率50Hz电压0.4kV电网的无功功率自动补偿；它集无功补偿、电网监测于一体，不但可以通过投切电容器组来补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，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。
1.2 无功补偿的重要性
一般来说，使用无功补偿装置来提高功率因数的意义体现在两个方面：一是可以减少输电线路上的功率损失；二是可以充分发挥电力设备（如电机、变压器等）的潜力。因为用电电器总是在一定电压和一定有功功率下工作，如果功率因数较低，就要用较大的电流来**用电器正常工作，输电电流变大，导致线路损耗增加。此外，任何电力设备工作时总是工作在一定的额定电压与额定电流内，过额定电压值，会威胁设备的绝缘性能；工作电流过额定值，会使内部温升过高，从而降低了设备的使用寿命。对于一些发电设备而言，功率因数的提高能大大增加效率，例如：一台发电机容量为1500kW，当电力系统的功率因数由0.6上升至0.8时，就可以使实际发电能力提高到3000kW。
1.3 无功补偿的效益
● 功率因数过低会受到电力部门的处罚甚至会中断企业用电
高压供电的工业用户和高压供电带有负荷调压装置的电力用户，功率因数为0.90以上。其他100kVA （ kW ）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上。凡功率 因数达不到上述规定的用户，电力部门会对其加收额外的电费，即：力率电费（罚款）。
● 电力系统缺乏无功功率时就会造成生产效率降低，生产成本变高
当功率因数较低时，设备的电压变化大，无功损耗也大，设备老化加速，容易造成设备使用寿命缩短，影响设备运行。
● 降低变压器及电气网络设备的线损
线路传送的视在功率不变，功率因数低将直接增加变压器和传输线路的损耗，直接增加电力费用支出。
2、产品介绍
2.1 工作原理
ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化控制电力电容器投切进行补偿。其原理为：ANSVC低压无功功率补偿装置通过CT采集电流、电压信号，通过无功补偿控制器计算，计算出投切电容器的佳方案，通过无触点开关控制各组电力电容器投切。如下图所示：

2.2 型号说明

2.3 技术参数

2.4 产品特点
● 装置柜体采用框架拼装式结构，表面喷塑或钝化处理，外观整洁美观、耐老化、抗腐蚀、高寿命。
● 结构设计紧凑合理，模块化设计，布线整齐大方，维护方便。
● 装置柜体可独立安装或与其它柜体拼柜安装。
● 多种补偿形式：三相共补、三相分补、共补+分补三种形式。根据电网的实际情况，兼顾补偿效果和成本，合理选用补偿形式。充分解决补偿无功和三相不平衡之间以及三相分补和成本之间的矛盾。
● 使用串联电抗器保护电容器，可根据用户现场具体电网背景定制方案。
● 控制器具有多回路循环或编码投切运行方式，能有效地避免分组投切时个别电容投切过于频繁的问题，实现优控制。
● 具有数据采集功能和标准的通信接口，可实现远程实时监测和计算机联网管理。
● 采用无触点开关进行投切电容，过零投入，既没有投切涌流又有良好的散热机制，更不会产生谐波注入，可靠性高。
● 具备电力参数监测、采集和统计功能。

2.5 结构与尺寸

3、产品应用
3.1 应用领域分析
在交流电力系统中，绝大多数负载都是感性负载。其产生的感性无功回流到电力系统中，导致系统功率因数降低，系统的压降增大电能损耗增大等问题。常见负载功率因数如下表：
常见负载功率因数表


由上表可以看出，感性负载十分常见。为了尽可能减少损失，供电部门会要求电力用户必须尽可能减少无功消耗。而电力电容器对于感性负载有相反的影响，所以输入适当的容性无功功率，不仅可以提高功率因数，提升系统电压，而且能有效地减少系统电能损耗。所以，目前绝大多数用户都在使用电容器进行无功补偿。
ANSVC低压无功功率补偿装置广泛应用于电力、汽车、冶金、铁道、石油、港口、轻工、机械制造、化工、造纸、纺织、煤炭、造船、通讯、建材、机场、大型场馆、高层建筑等场所配电系统中，特别适用于电焊机、气锤、注塑机、密炼机、中频炉、轧机、起重机、电梯、行车等特别需要无功补偿的场合。
ANHPD300谐波保护器
产品简介
功能：
该系列谐波保护器对用电设备产生的随机高次谐波、脉冲尖峰、电涌等具有抑制和吸收作用，能有效滤除电压尖峰杂波、矫正畸变的电压波形、对谐波噪声进行消化和吸收、防止保护装置误跳闸、保证用电设备正常运行。

应用范围：
适用于电子计算机、精密医疗仪器、微处理器以及其它数字化电子设备等。

订货范例：
具体型号：ANHPD300
技术要求：额定电压AC 400V
安装方式： 35mm导轨安装
技术参数
额定电压/额定频率
AC 400V（三相）/50Hz±15%
大脉冲电流值
12KA
滤波性能
吸收频率
3KHz~10MHz
泄漏电流
1.2mA
安装方式
三相：35mm（导轨安装）
安装尺寸
126*105*80（长*深*高）
抗浪涌电流
对于300V的脉冲电压，脉冲电流不过1000A
电路连接方式
星型
绝缘电阻
＞100MΩ
耐压
导电部分与外壳间承受2000VAC，时间1min，无击穿和闪络现象
电源
功率
小于1.0w
温升
小于10℃

电磁兼容性测试
震荡波抗扰度

IEC60225-22 3级
静电放电抗扰度
射频电磁辐射抗扰度
电瞬变脉冲群抗扰度
外部接口
端子
耐高温100℃
外壳类型
阻燃塑料
维护方式
免维护
使用寿命
15年以上

外部环境
工作温度
-30℃-70℃
存储温度
-40℃-85℃
相对湿度
﹤85%（在15℃~25℃间）
大气压力
52-110Kpa
工作环境
无爆炸无腐蚀性气体导电尘埃，无剧烈振动，无冲击源，海拔1500m以下


外形尺寸
谐波补偿行业系数
为了方便进行选型，首先将行业进行分类，各行业所属类别如下表（ ， 指APF容量， 是指无功补偿容量， 是指变压容量， 是谐波补偿行业系数， 是指无功补偿行业系数）：


行业、场合
所属类别
行业、场合
所属类别
LED屏
Ⅱ
煤矿
Ⅲ
办公楼
Ⅰ
汽车充电站
Ⅲ
玻璃厂
Ⅲ
汽车制造
Ⅲ
大型市
Ⅱ
商业广场
Ⅱ
电镀厂
Ⅲ
石油化工
Ⅲ
电视演播室
Ⅱ
食品加工
Ⅲ
电子加工
Ⅲ
塑料加工
Ⅲ
发电厂
Ⅲ
隧道类照明
Ⅱ
纺织
Ⅲ
体育馆
Ⅱ
风电厂
Ⅲ
图书馆
Ⅱ
钢铁
Ⅲ
污水处理
Ⅲ
港口
Ⅲ
舞台广场
Ⅱ
轨道交通
Ⅲ
写字楼
Ⅰ
焊接
Ⅲ
学校
Ⅰ
交通类照明
Ⅱ
药业
Ⅲ
行业、场合
所属类别
医院办公类
Ⅰ
银行证券
Ⅰ
印刷
Ⅲ
影院
Ⅱ
娱乐场所
Ⅱ
造纸
Ⅲ
展览中心
Ⅱ
住宅楼
Ⅰ
酒店
Ⅰ
雷达基站
Ⅲ
冶金
Ⅲ
医技楼
Ⅱ
**
Ⅲ
机械加工
Ⅲ




Ⅰ：系数 约为0.12，系数 约为0.3，适用于写字楼、住宅等谐波、无功需求相对较小的场合；
Ⅱ：系数 约为0.20，系数 约为0.4，适用于商业、轨道交通等谐波、无功需求相对中等的场合；
Ⅲ：系数 约为0.25，系数 约为0.55，适用于重工业、制造业等谐波、无功需求相对较大的场合；
ANSVG-S-A无功有源滤波混合补偿装置
产品简介
功能：
该系列无功谐波混合补偿装置并联在整个供电系统中，通过互感器采集信号，根据电网中负载功率因数及谐波含量的变化控制内部的无功补偿模块与有源滤波模块对系统进行无功补偿及有源滤波。

应用范围：
适用于补偿电网中的无功电流，谐波电流以及不平衡电流等场合。

订货范例：
具体型号：ANSVG-120-50 / 380
技术参数：无功补偿容量120 Kvar，谐波补偿电流50A
电压等级：380V
防护等级：IP20（可按客户要求定制）
技术参数
CT的要求
至少需要3个CT（精度：0.5%）
工作电压及频率
AC380 V±10%
可滤除谐波范围
2-15次谐波
滤波程度设定
可对每次谐波进行单独选择
功率因数
在额定容量范围内，补偿后功率因数≥0.95
通讯
采用Modbus远程通讯协议、通信接口可选RS485
环境温度
-10 ～+45（高可达55℃，过45℃，设备需要降容使用）
相对湿度
大95%，无凝露
海拔高度
安装海拔< 1000米（其他特殊要求可定制）
无功补偿
可任意设置目标功率因数
防护等级
IP20（可按客户要求定制）
颜色
RAL7035（可按客户要求定制）
安装方式
室内安装，固定方式与进线方式可选
产品选型
为了方便进行选型，首先将行业进行分类，各行业所属类别如下表（ ， 指APF容量， 是指无功补偿容量， 是指变压容量， 是谐波补偿行业系数， 是指无功补偿行业系数）：
Ⅰ：系数 约为0.12，系数 约为0.3，适用于写字楼、住宅等谐波、无功需求相对较小的场合；
Ⅱ：系数 约为0.20，系数 约为0.4，适用于商业、轨道交通等谐波、无功需求相对中等的场合；
Ⅲ：系数 约为0.25，系数 约为0.55，适用于重工业、制造业等谐波、无功需求相对较大的场合；
根据变压器容量与行业类别选型如下：
行业、场所类别
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
变压器容量（kVA）
ANSVG型号
ANSVG型号
ANSVG型号
200
ANSVG-60-30/380
ANSVG-80-50/380
ANSVG--/

ANSVG-80-50/380
ANSVG-100-50/380
ANSVG--/

ANSVG-100-50/380
ANSVG-130-50/380
ANSVG--/

ANSVG-120-50/380
ANSVG-160-75/380
ANSVG-220-100/380
500
ANSVG-150-75/380
ANSVG-200-100/380
ANSVG-280-120/380
630
ANSVG-200-100/380
ANSVG-260-120/380
ANSVG-350-150/380
800
ANSVG-120-100/380
ANSVG-320-150/380
ANSVG-410-150/380
1000
ANSVG-120-150/380
ANSVG-400-200/380
ANSVG-550-250/380
1250
ANSVG-400-200/380
ANSVG-500-250/380

1600
ANSVG-480-200/380
ANSVG-630-200/380

2000
ANSVG-630-200/380




备注：表格中为理论值，与实际测量值可能存在偏差。
ANAPF有源电力滤波器
产品简介
功能：
ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，经控制器计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
应用范围：
适用于并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行实时的跟踪和补偿。
订货范例：
具体型号：ANAPF150-380/BGL
技术要求：谐波补偿电流150A，线电压等级380V 。
接线方式：三相四线
安装方式：立柜式
互感器接线方式：负载侧


技术参数

产品选型


1、谐波治理方案选择
根据对机场助航灯光系统谐波参数的分析和国家谐波治理标准，我们对机场谐波抑制方案进行了选择。
目前电力系统谐波治理主要存在两大主流方式：无源滤波技术和有源滤波技术。机场灯光站采用的大功率电力半导体调光设备，会产生大量高次谐波（主要是3 倍次谐波以外的所有奇次谐波），而无源滤波器对每次谐波都要单独设计单谐振滤波器，设计参数要跟系统阻抗有关（计算系统阻抗很繁琐，并且系统逐年扩建，系统阻抗也会变化）；无源滤波不能对谐波完全消除，反而存在着放大谐振的危险；电容的老化也会使原来设计谐振点偏移而达不到滤除目标谐波的目的；无源滤波系统适合负荷单一、稳定的场合。
与无源滤波器相比，有源滤波系统具有高度可控性和响应性（≤1ms），能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点；在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。其基本原理是从谐波源（被补偿对象）负载回路中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而相位相反的补偿电流波形，用以抵消谐波源负载所产生的谐波电流，从而使电网侧电流只含有基波分量。
ANAPF有源滤波装置专门针对此类工况特点的低压配电系统而设计，该装置滤波效率高、实时跟踪、响应速度快特点，可高效滤除负载谐波，抑制系统振荡，提高电网的稳定性，同时明显的节能降耗和供电设备增容的效果。
2、ANAPF低压有源滤波器在医院建筑中的应用案例
某机场供电系统的基本状况如下：供电容量较大，供电电压以110/10/0.4KV 等级为主，机场设备较多且分散，用电量大，部分为**设备，负荷有一定冲击性，供配电系统三相基本平衡，低压部分进行了集中无功补偿。
以1#助航灯光站为例进行谐波分析，1#助航灯光站包括2台500KVA变压器和一台150kVA柴油发电机备。主要用电设备为机场助航灯光设备。
2.1 ANAPF有源滤波装置的工作原理
ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。
原理如下图：

2.2 ANAPF有源滤波装置投入前后对比
(1)有源滤波器投入前功率、电流波形畸变严重，谐波治理后波形趋于正弦波，谐波治理的工作达到了预期的目标和效果；
(2)有源滤波器投入后功率因数波形畸变情况明显改善，谐波治理前分别为-0.805，-1.000，-1.000，治理后分别为0.925,0.394,0.347。

治理前电流波形 治理后电压波形

治理前单相功率波形图 治理后单相功率波形图


治理前功率因素和总畸变率 治理前功率因素和总畸变率
从附图的对比中可以看出：同种负载条件下，投入使用ANAPF有源滤波器后，电能质量改善的同时，又节省了电能；功率因数的大幅度提高，提升了变压器、发电机的供电容量，从而解决了系统发电机带全负荷运行时控制设备失调的问题。
5.3安装要求
ANAPF一般为标准柜式结构，安装时应避免倒置或平放，外形尺寸由所选谐波补偿电流值决定，平面布置形式一般由谐波电流补偿点位置决定。其平面布置要求如下：
1)离墙安装：正常情况下建议与低压开关柜并列离墙布置，正面操作，双面维护，背面维护通道不小于800mm。
2)靠墙安装：ANAPF也可靠墙布置，正面操作，正面维护。
3）电气设计人员在考虑系统接线及平面布置时应注意将ANAPF的补偿接入点尽量靠近补偿对象，并处于采样CT的上游，或在末端预留空间供设计安装，CT采样处下游不能包含容性负荷。平面布置示意如下图：

变电所平面布置图
4）ANAPF所有正常情况下不带电的金属外壳均应根据设计要求的接地制式（TN-S、TN-C-S、TT等）严格做好相应的保护接零或保护接地。
SVC动态无功补偿及滤波装置


产品简介
功能：
该系列低压无功功率补偿装置集无功补偿、电网监测于一体，不但可以通过投切电容器组来补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，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。
应用范围：
适用于频率50Hz电压0.4kV电网的无功功率自动补偿。
订货范例：
具体型号：ANSVC-200-380/B
技术参数：额定电压AC400V，工作频率50Hz
补偿容量：200kVar
接线方式：三相四线
技术参数
气参数
额定电压
AC400V
补偿容量
60～610kvar
工作频率
50Hz
响应时间
≤20ms
过载能力
电压过载1.1倍，电流过载1.3倍
目标功率因数
0.8～1.0（可设定）
控制特性
补偿方式
共补、分补及混合补可选
控制路数
2至16回路
控制方式
具有手动、自动两种投切模式
投切算法
循环投切
保护功能
过压、欠压、缺相、短路保护功能
结构特征
防护等级
IP30
颜色
RAL7035(可按客户要求定制)
安装方式
室内安装，固定方式与进线方式可选
环境条件
环境温度
－25℃ 至+50℃
相对湿度
40℃ 时，≤50%,20℃ 时，≤90%
海拔
海拔2000米以下


产品选型
型号
无功容量（kvar）
柜体尺寸（mm）
宽
高
深
ANSVC-60-380/B
60
800、


ANSVC-100-380/B
100
ANSVC-150-380/B
150
ANSVC-200-380/B
200
ANSVC-250-380/B
250
ANSVC-300-380/B
300
ANSVC-350-380/B
350
1000
ANSVC-400-380/B
400
ANSVC-450-380/B
450
ANSVC-500-380/B
500
ANSVC-550-380/B
550
ANSVC-600-380/B
600


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