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优电霸系列--BC(三相不平衡补偿器)



■产品概述

UniPower—BC产品,是NOBLE公司最新研发的UniPower(优电霸)电能质量产品系列中,专门针对电网存在的三相不平衡进行治理的产品。采用高频电力电子开关变换技术、模拟和数字混合电路技术;用于谐波治理、动态抑制三相不平衡以及快速补偿系统零序无功功率的需求,抑制电压波动和闪变并增强系统稳定性。

UniPower—BC是一种根据用户负载的情况个性化设计而实施的无级三相平衡补偿器,采用先进的三电平电路拓扑结构(损耗小,噪音低),通过三相线路中的不对称有功功率能量交换与电流补偿技术,实现三相功率平衡、提高三相负载的输入功率, 稳定电流能提高电能质量、消除闪烁,无论在提高功率因数、吸收谐波,还是在提高产量质量和降低电耗的目的,都有着传统补偿无法比拟的优势。

UniPower—BC可以快速的发出所需的功率,可以实现动态调节配电网的电能质量,实现平衡三相负载电流、补偿无功功率并滤除2~50次以内的谐波、通过无功补偿进行电压调整并提高功率因数,提高系统效率减少低压用户变压器损耗和线路损耗等问题。

UniPower—BC是针对从设计和应用角度难以解决和避免三相负载平衡问题的用户而研发设计的产品,可以适用于农网用户、临时性工程配电、偏远区域小规模用电单位等用电不规律、三相负载难以保持平衡标准的典型用户,解决电能质量问题、解决无功罚款问题,以确保电能质量水平达到相关标准。


■基本原理

通过外部CT采集电流信号送至控制器采样模块,该模块对采样数据进行预处理,由控制器的处理器进行电能计算,检测补偿对象的电压和电流,经指令电流运算电路计算得出补偿负序电流的指令信号,该信号经补偿电流发生电路放大,得出补偿的负序电流,补偿的负序电流与负载电流中要补偿的负序及无功等电流抵消,最终得到所需的正序电源电流,并将系统三相不平衡电流、无功电流、谐波成分和装置发出的补偿电流比较,得到差值作为实时补偿信号输出到驱动电路,触发IGBT逆变器,将需补偿的电流注入到电网中,实现电能质量综合治理功能。。

对于三相不平衡系统,可采用对称分量法将电流分解为正序电流、负序电流和零序电流,而三相平衡系统的电流只有正序电流。因此,只需补偿掉负序电流和零序电流,不平衡的三相电流就可转变成平衡的三相电流;通过零线改变各相之间有功的流动,从而达到对各相有功的调节,补偿三相不平衡,消除零序谐波在中线上的电流迭加,改善电气设备的安全性。

 

■三相不平衡的产生及危害

近年来,配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路以及各种电力电子设备不断增加。这些负荷的非线性、冲击性和不平衡的用电特性,对供电质量造成严重污染。另一方面,现代工业、商业及居民用户的用电设备对电能质量更加敏感,对供电质量提出了更高的要求。

● 三相不平衡的产生原因:

三相不平衡的产生原因主要由于单相负载的不合理配置或使用造成。如果系统内有较大功率的单相负载,情况将更为严重。正常标准的供电系统三相供电的幅值相同,三相之间依次相差120度。完全是由正序分量组成。当出现三相不平衡时,三相的幅值不同,三相之间的角度也发生了变化,原点也不在中心位置。不平衡三相合成矢量,可以分解为三个部分,三相正序分量,三相负序分量,零序分量。其中三相负序分量和零序分量部分对于用电设备都不能起到实际的作用,尤其是负序分量还起到反作用。在变压器额定负载下,电流不平衡度为10%时,其绝缘寿命约缩短16%。

●负序的产生及危害:

三相电力系统中产生负序电流的因素可以归纳为事故性和正常性两类,前者是由于三相电力系统中某一相或两相出现故障所致,而后者是由于三相负载不对称所致。对于事故性因素,一般可由继电保护、自动装置动作切除故障元件后在短期内使系统恢复正常,从而使负序电流得到消除。目前在我国,电气化铁路和交流电弧炉产生的负序电流占电力系统中负序电流的主要部分。

负序电流对电力系统和用户的危害主要体现在以下几个方面:

●引起旋转电机和变压器的附加发热和振动,危及其安全运行;

●降低发电机、变压器等设备的出力;

●引起以负序分量为起动元件的继电保护和自动装置发生误动作;

●增加电网损耗,电网各设备的负序电流不对称度越大,负序电流引起网损的增大率也越大。

负序电流会引起三相电压的不平衡,国家技术监督局于1995年制定了《电能质量 三相电压允许不平衡度》(GB/T 15543-1995),该标准适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的PCC点连接点的电压不平衡,该标准规定:电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%,短时间不得超过4%。


■节能分析

1、调整三相不平衡电流,能够有效地降低变压器铜损和铁损,减轻电力工人频繁调节相间负载的劳动强度,能够提高配电变压器负荷利用率,降低配电变压器单相或两相过负荷烧毁的机率,平均节电效率比单纯的分相补偿装置可提高10%以上。

2、改善供电电压质量,使三相电压平衡,延长用电设备寿命,提高设备使用效率。

3、变压器不对称的三相负荷电流可采用对称分量法分解为正序、负序和零序三组对称分量。如果消除掉负序和零序,三相电流就会对称。上述平衡措施后,三相电流已完全对称,没有负序电流。

因此,通过对三相不平衡进行补偿,则既可以节能,又可以提高电能质量。


■优势特点

●智能调节三相有功功率,实现变压器三相电流平衡输出;避免当负载不平衡分配时,导致的变压器单相过载;同时实现三相平衡输出,可有效降低变压器损耗。
●相比传统电容补偿方式,该设备实时跟踪负荷无功的高速变化,准确进行跟踪补偿,并可有效抑制系统中的谐波电压和电流。通过调节无功功率,可减小系统电压波动,长期保证功率因数0.99以上。
●采用多DSP协同控制,滤波精度高、响应速度快;对目标谐波,有效滤除能力可达95%,同时可滤除多种谐波,滤波范围可滤除2至50次谐波;可设定谐波的分次补偿功能。
●设备具备RS232/485和GPRS接口,可接入电网的 SCADA系统,实时监控电网电压、电流、功率等状态,实现对设备的日常维护与管理。
●考虑到用户负荷的增长性特点,设备采用模块化设计方案。客户可根据不同需求配置容量,需进行扩容或更换时,可便捷增减或替换,从而减少重复性投资。
●该设备预留了I/O接口,可对有载调压器、补偿电容器组等设备进行一体控制。


■ 型号说明

注:UniPower是诺比公司电能质量产品系列总称,中文名:优电霸,每款产品有对应名称。

示例1:Minsine-50-400-100/□

产品代码Minsine:表示诺比公司优电霸系列产品;

额定频率50:表示系统为工频50HZ;

额定电压400:表示PCC点系统电压为400V;

补偿电流100:表示产品输出电流为100A。

□:Z表示设备户外安装,I:表示设备室内安装


■产品容量表

备注:三相不平衡补偿设备有壁挂式和抽屉式两种类型,针对补偿容量超出100A的用户,可选用机架式机箱与抽屉式模块组合安装,户外型最大安装容量300A。 


■技术指标

 



优电霸--BC(三相不平衡补偿器)

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