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智能低压无功补偿综合模块
    一、综合模块概述
    VIF-8MZ系列综合模块是 O.4KV 低压配电网高效节能、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。 它由智能测控单元, 晶闸管复合开关电路, 线路保护单元, 两台(△型)或一台(y 型)低压电力电容器构成。替代传统由智 能控制器、熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成 的自动无功补偿装置。模块为上下分体式模块结构。上面为智能测控、开关、保护等单元组成的模块, 下面为两台(△型) 或一台(y 型)低压电力电容器构成的模块。上下模块可快速组装和拆卸、维修、维护极为方便。综合模块有共补、分补两 种, 既可单台使用, 也可多台组网构成补偿系统使用。采用"过零投切"技术, 确保电容器投切无涌流, 无过压, 无电弧, 而且能够满足三相不平衡场合的分相补偿要求。
    升级型的综合模块集成了现代测控, 电力电子, 网络通讯, 自动化控制, 电力电容器等先进技术。改变了传统无功补 偿装置落后的控制器技术和落后的机械式接触器或机电一体化开关作为投切电容器的投切技术, 改变了传统无功补偿装置 体积庞大、笨重和接线繁琐的结构模式, 从而使新一代低压无功补偿设备具有补偿效果更好, 体积更小, 功耗更低, 价格 更廉, 节约成本更多, 使用接线更加简单, 维护更加方便, 使用寿命更长, 可靠性更高的特点, 适应了现代电网对无功补 偿的更高要求。
    二、现有无功补偿装置与综合模块比较
现有无功补偿装置与综合模块比较
现有无功补偿装置缺点
综合模块优点
一、控制器技术落后
控制物理量为功率因数型,投切过程中易产生投切震荡。重载时,无功不能得到充分补偿。
控制器易死机,造成不补偿或过补偿。
功率因数型或功率因数复合型控制器,低负荷不能闭锁投入并迅速切除,负荷跌落后易产生过补偿。
绝大部分控制器不可以共分补混合控制,无通信接口,保护功能不全。
一、控制器技术先进
控制物理量为无功功率型,采用无功潮流预测和延时多点采样技术,确保投切无震荡。重载时,无功得到充分补偿。
控制棒采用超强抗干扰单片机双看门狗设计,整机系统自检,确保工作中不死机,不会产生不补偿或过补偿。 低负荷闭锁投入并迅速切除在投电容,防止负荷跌落产生的过补偿。
可三相独立采样,实现共分补混合控制功能: 设有过压、欠压、过流、缺相、开关故障、三相不平衡,环境温度超值等保护: 具有通信接口,可以联网运行。
二、投切开关技术落后
采用机械式接触器,投切电容时产生高倍涌流,切除时产生过电压,造成开关触点损坏或粘死以及电容器起鼓和容量衰减: 而且补偿速度慢,不可频繁投切,功耗、噪音大。不可分相补偿控制。
采用纯电子(可控硅〉开关投切, 功耗很大,温度高,开关易燃毁。
现有的复合开关或其它类型的机电一体化开关体积大,"过零投切"技术不到位,可控硅保护不够,所以此类开关故障率极高。
二、投切开关技术先进
开关由晶闸管和大功率磁保持继电器、过零触发导通电路、晶闸管保护电路构成。实现真正过零投切,无涌流, 无操作过电压,动作响应速度快,可频繁操作,功耗低、体积小,能方便实现分相补偿控制。具有故障率极低,使用寿命长的特点。
三、结构落后
靠分立器件组装的成套装置体积庞大、笨重。内部接线复杂,功耗大,安装接线耗时费力,维护不便。
标准化生产和远距离运输极不方便。单台柜体装置容量小,成本高,只适合于室内集中补偿,日后不利于扩容改造。
三、结构先进
产品为上下分体式模块化结构。体积小,维护方便,现场使用接线极为简单, 效率高,功耗小,省时省力。标准化生产和远距离运输很方便。单台柜体装置容量大, 成本低,既适合就地补偿,分散补偿,也适合集中补偿。日后扩容改造只需增加模块数量即可。

    三、产品型号命名

    四、综合模块功能、主要技术特点和指标
    1. 综合模块的功能
    a. 传统产晶与综合模块实物等效图比较 (等容量 )


图1. 传统产品实物图 图2. 综合模块实物图

    b. 传统产品与综合模块接线电气原理图比较


图3.三相补偿传统产品原理图


图4.老版本/升级版三相补偿综合模块原理图


图5.分相补偿传统产品原理图


图6.老版本/升级版分相补偿综合模块原理图

    2. 主要技术特点和指标
    a. 综合模块设有人机对话窗口, 电容器投切状态指示, 电子复合开关故障指示, 通讯接口, 电源端子, 手动、自动切换 开关等。可以方便地设置过压、欠压、电容器过温度等保护定值、电容容量、CT变比, 同台或不同组电容投切间隔 等参数, 还可以方便地查询电流、电压、无功功率等设备运行参数。
    b. 综合模块的控制器采用超强抗干扰单片机及双看门狗设计。开机自检并复归输出回路, 使输出回路处于断开状态, 防止控制器工作中死机产生不补偿或过补偿,采用无功功率作为控制物理量并运用延时多点采样技术,防止电容器投切震荡。低负荷闭锁控制,确保负荷瞬间跌落情况下可能产生的过补偿。
    c. 综合模块能根据负荷无功功率的大小自动投切, 动态补偿无功功率,改善电能质量。单台使用,实现就地(随机)四 级自动无功补偿:多台联机构成系统使用,实现分散和集中补偿。模块共有两种2 三相共补和三相分补,完全适应三相平衡和三相不平衡补偿以及混合补偿的要求。
    d. 综合模块的投切控制开关采用先进的复合开关技术。可控硅过零触发采用光电触发方式,实现一次系统和二次系统隔 离。复合开关电路具有完备的过电压 (dv/dt),过电流 (d i/dt) 保护电路,确保开关投切可靠寿命30万次以上。开 关投切过程为等电压投,零电流切,即"过零投切"。因此,电容器投切过程无涌流冲击,无切除过电压,无电弧现象,延长了设备的使用寿命。
    e. 综合模块能动态补偿无功,同台电容投→切→投,静态补偿一般响应时间 10s,动态补偿一般相应时间为 ls (可根据现场设定):不同组电容为循环投切, 一般晌应时间 5s(可设定):冲击性负荷场合,响应时间可设定小于 5s 。
    a. 综合模块具有停电保护,短路保护,电压/电源缺相保护,电容器过温度保护功能,减小设备故障, 延长使用寿命。
    b. 综合模块控制器及开关模块采用低功耗设计,具有功耗更小,发热更少的特点。
    c. 老版本综合模块电流取样及通讯采用接线端子--需手工接线,新版本综合模块电流取样及通讯采用网络数据插拔线 联机--无需手工接线。
    五、综合模块具体使用设计方案
    1. 设计选型综合考虑因素
    a. 谐波含量及分布:配电系统可能产生的电流谐波次数与幅值及电压谐波总畸变率,根据谐波含量确定补偿方案。
    b. 负荷类型:配电系统线性负荷和非线性负荷占总负荷比例,根据比例确定补偿方案。
    c. 无功需求:配电系统中如果感性负荷比例大则无功需求大,补偿容量应增大。
    d. 负荷变化情况:配电系统中若静态负荷多,则采用静态补偿,若频繁变化负荷多则采用动态跟踪补偿较合适。
    e. 三相平衡性:配电系统中若三相负荷平衡则采用三相共补,若三相负荷不平衡则采用分相补偿或混合补偿。
    2. 设计方案参考表
设计方案参考表
设计方案
静态补偿
三相平衡
静态补偿
三相不平衡
频繁变化负荷
动态补偿、三相平衡
频繁变化负荷
动态补偿、三相不平衡
1.三相共补
2.复合开关,过零投切
1.分相补偿或混合补偿
2.复合开关,过零投切
1.三相共补
2.可控硅开关,动态投切
1.分相或混合补偿
2.可控硅开关,动态投切
可选型号 VIF-8MZS(S/Z/ZX)
可选型号 VIF-8MZS(F)(S/Z/ZX)
可选型号 VIF-LBDMZS(W)
可选型号 VIF-LBDMZS(F)(W)
应用场合:非线性负荷比例(谐波含量 )
负荷中非线性设备≤15%变压器容量,即主要为线性负荷,谐波不超标场合。
应用场合:既可以用于线性负荷较多的场合也可以用于非线性负荷较多的场合即谐波场合和非谐波场合皆可。

    六、综合模块及配套产品设计使用选型如下:
            
补偿方式
容量
(kvar)
静态
名称
规格型号
备注
静态补偿
普通型(老版本)
普通型(升级版)
增强型(老版本)
增强型(升级版)
三相共补△
20+20
综合模块
VIF-8MZS/450-20.20
VIF-8MZS(S)/450-20.20
VIF-8MZS(Z)/450-20.20
VIF-8MZS(ZX)/450-20.20
本产品使用于谐波电压总畸变率<5%,谐波电流不超过《电能质量公用电网谐波》规定的谐波电流允许的用电场合!
20+10
VIF-8MZS/450-20.10
VIF-8MZS(S)/450-20.10
VIF-8MZS(Z)/450-20.10
VIF-8MZS(ZX)/450-20.10
10+10
VIF-8MZS/450-10.10
VIF-8MZS(S)/450-10.10
VIF-8MZS(Z)/450-10.10
VIF-8MZS()ZX/450-10.10
10+5
VIF-8MZS/450-10.5
VIF-8MZS(S)/450-10.5
VIF-8MZS(Z)/450-10.5
VIF-8MZS(ZX)/450-10.5
控制64路
控制器
VIF-4KGT
指示136号
指示器
VIF-8MXH
分相补偿Y
20
综合模块
VIF-8MZF/250-20
VIF-8MZF(S)/250-20
VIF-8MZF(Z)/250-20
VIF-8MZF(ZX)250-20
10
VIF-8MZF/250-10
VIF-8MZF(S)/250-10
VIF-8MZF(Z)/250-10
VIF-8MZF(ZX)/250-10
5
VIF-8MZF/250-5
VIF-8MZF(S)/250-5
VIF-8MZF(Z)/250-5
VIF-8MZF(ZX)/250-5
控制136路
控制器
VIF-4KFT
指示136路
指示器
VIF-8MXH

    七、升级版与老版本综合模块比较如下:
1.VIF-8MHz口(s)普通型综合模块是老版VIF-8MHz口普通型综合模块的升级型,与老版普通老版综合模块相比有如下特点:

    ·外观更加精美:
    ·软、硬件更加完善:
    ·老版人机界面为数码管显示界面改为液晶显示:
    ·老版二次接线端子排改成数据插拔接口,模块之间的电流取样和联机通讯使用数据插拔线,免人工接线, 降低故障率。
2. VIF-8MZ口(z)增强型综合模块是我公司推出的一款功能优异,外观精美,使用更为简单的精品系列。它是老版
VIF-8MZ口普通型综合模块的升级版,与老版普通综合模块相比有如下特点:

    2.1元件全面升级
    ·电容器:干式自愈式电容器,无泄漏、防爆:
    ·晶闸管:采用最新进口系列,其通流能力是原普通型的2倍、耐压达到 2200V:
    ·断路器:采用高分断能力断路器,快速分断、专门分断容性负载:
    ·电子元件:采用汽车级电子元件,抗干扰能力大大增强。
    2.2 安装、使用全面升级
    ·安装:一次回路相间增加隔离板,增加了绝缘可靠4性:
    ·接线:模块之间采用网络数据线插拔式连接,无任何二次接线,方便可靠:
    ·调试:新增二次回路出厂调试功能,一次回路完全隔离,避免调试设备负载不够而造成的损坏。
3. VIF-8MZ口(ZX)综合模块具有谐波监测和保护功能,具有功能更全,外观更精美,使用更加智能化等特点。它是老版VIF-8MZ口(Z)增强型综合模块的升级版,与老版增强型综合模块相比有如下特点:

    ·对用电现场的谐波是否超标实时监测并有效输出保护,使智能电容能够在谐波超标情况下迅速切除和闭锁投入,避兔因皆波引起的智能电容器烧毁或爆炸:
    ·电容器采用滤波电容技术,抗谐波能力大大提高。
    八、综合模块应用典型设计举例
    1.就地(随机)补偿一台或多台直接使用(以增强型号举例,其他型号类似)
就地(随机)补偿一台或多台直接使用
内容/方案
三相共补、过零投切
混合补偿、过零投切
备注
一次接线图
CS:三相共补系列综合模块;
CF:三相分补系列综合模块
补偿容量(kvar)
总容量70kvar
总容量100kvar
分布容量一般占总容量的20%~40%
共补容量80kvar
分补容量20kvar
需配设备清单
名称
型号
数量
名称
型号
数量
综合模块也可选用普通型:VIF-8MZ口系列
综合模块
VIF-8MZS(Z)/450-20.20
1台
综合模块
VIF-8MZS(Z)/450-20.20
综合模块
VIF-8MZS(Z)/450-20.10
1台
综合模块
VIF-8MZF(Z)/250-20
1台
二次电流互感器
VIF-CT
1只
二次电流互感器
VIF-CT
3只
简易箱体
1只
简易箱体
1只
根据需要配置或不配置
隔离开关
1只
隔离开关
1只
说明:
1.综合模块有电容器投切状态指示,可不接电容指示灯。
2.综合模块有手动操作功能,无需外接转换开关。
3.综合模块有总电源开关(空气开关),可作保护使用。
4.综合模块有控制,测量,显示功能,无需外接仪表。

    2.低压成套柜配置应用设计举例
    此例无功补偿包括:箱式变、户外一体化配电箱、公用变、综合变、GGD、GCK、GCX、MNS等配电柜的无功补偿。
    2.1简化经济型应用设计(柜面无外接控制器,有功率因数表、电容状态指示器、电流表等)(以增强型号举例,其他型号类似)
简化经济型应用设计
方案/内容
三相共补、过零投切
混合补偿、过零投切
备注
一次接线图
CS:三相共补系列综合模块;
CF:三相分补系列综合模块
补偿容量(kvar)
总容量200kvar
总容量160kvar
分布容量一般占总容量的20%~40%
共补容量120kvar
分补容量40kvar
配电柜内设备
名称
型号
数量
名称
型号
数量
隔离开关
400A
1把
隔离开关
400A
1把
熔断器
400A
3只
熔断器
400A
1把
功率因数表
380V-5A
1只
功率因数表
380V-5A
1把
电流表
400/5
3只
电流表
400/5
1只
电容状态指示器
VIF-8MXH
1只
电容状态指示器
VIF-8MXH
1只
美国通用产品
一次电流互感器
400/5
3只
一次电流互感器
400/5
3只
二次电流互感器
VIF-CT
1只
二次电流互感器
VIF-CT
3只
美国通用产品
避雷器
Y1.5w0.28/1.3
3只
避雷器
Y1.5w-0.28/1.3
3只
综合模块
VIF-8MZS(Z)/450-20.20
5台
综合模块
VIF-8MZS(Z)/450-20.20
3台
综合模块也可选用普通型:VIF-8MZ口系列
综合模块
(Z)/450-20.10
1台
综合模块
(Z)/250-20
2台
综合模块也可选用普通型:VIF-8MZ口系列
应用特别说明:
1.综合模块具有控制器单元,多台组柜联机运行时自动形成一个主控单元,所以不需要外接控制器。
2.电容状态指示器集成了136只指示灯,8MXH可显示32只共补模块和24只分补模块。状态指示器的通讯端子485A接控制器的485A,485B接控制器的485B。
3.每台综合模块均有手动操作功能,不需要多挡转换开关。
4.补偿容量需要增加肘,只要增加综合模块台数,改变隔离开关与熔断器规格即可,每只2000*800*600mm'柜体可装15台综合模块,总补偿容量达600kvar,大大增加了单柜的补偿容量,节约成本。

    2.2 低压成套静态补偿柜标准配置应用设计举例( 柜面外接控制器或综测仪、电容状态指示器、电流表) ( 以增强型号举例, 其它型号类似)动态补偿设计举例详见后面
低压成套柜静态补偿组柜标准配置应用设计
内容/方案
三相共补、过零投切
混合补偿、过零投切
备注
一次接线图
CS:三相共补系列综合模块;
CF:三相分补系列综合模块;
K:控制器
补偿容量
(kvar)
总容量230kvar
总容量160kvar
分布配置容量占总容量20%~40%左右
共补容量120kvar
分补容量40kvar
配电柜内设备、传统方案配置
名称
型号
数量
名称
型号
数量
隔离开关
400A
1把
隔离开关
400A
1把
控制器或综测仪
VIF-4KGT(Z)或VIF-6ZB
1只
控制器或综测仪
VIF-4KGT(Z)或VIF-6ZB
1只
美国通用产品
电流表
400/5
3只
电流表
400/5
3只
电容状态指示器
VIF-8MXH
1只
电容状态指示器
VIF-8MXH
1只
美国通用产品
一次电流互感器
400/5
3只
一次电流互感器
400/5
3只
避雷器
Y1.5w-0.28/1.3
3只
避雷器
Y1.5w-0.28/1.3
3只
综合模块
VIF-8MZS(Z)/450-20.20
3只
VIF-8MZS(Z)/450-20.20
3只
综合模块也可选用普通型:VIF-8MZS系列
综合模块
VIF-8MZS(Z)/450-20.10
1台
综合模块
VIF-8MZS(Z)/250-20
2台
综合模块也可选用普通型:VIF-8MZS系列
1. 增强或升级版的综合模块应与控制器的联机接口通过数据插拔线相连,增强或升级版的综合模块之间通过数据插拔线相连:普通型综合模块的6号端子接控制器的485A,普通型综合模块的5号端子接控制器的485B,所有普通型模块的6号端子相连,5号端子相连。
2. 若选用组合式控制器VIF-4KFT(Z) ,则配电柜内设备清单中电流表、电容状态指示器可以省去。
3. 电容状态指示器集成了136只指示灯,8MXH可显示32只共补模块和24只分补模块。状态指示器的通讯端子485A接控制器的485A,485B接控制器的485B。
4. 每台综合模块均有手动操作功能,不需要多挡转换开关。
5. 补偿容量需要增加时,只要增加综合模块台数,改变隔离开关与熔断器规格即可,每只2000*800*600皿3柜体可装15台综合模块,总补偿容量达600kvar,大大增加了单柜的补偿容量,节约成本。

    九、综合模块接线安装与使用要点
    1 综合模块接线端子排列与定义
    1.1 老版普通型VIF-8MZ 口综合模块接线端子排列与定义
老版普通型VIF-8MZS接线端子实物图
老版普通型VIF-8MZF接线端子实物图
老版普通型VIF-8MZS接线端子示意图
老版普通型VIF-8MZF接线端子示意图

    1.2 升级版普通型VIF-8MZ 口(8) 综合模块接线端子排列与定义
            
升级版普通型VIFMZS(S)接线端子实物图
升级版普通型VIFMZF(S)接线端子实物图
升级版普通型VIFMZS(S)接线端子示意图
升级版普通型VIFMZF(S)接线端子示意图
注:1.1中老版本普通接线端子定义——总柜二次电流为总柜一次电流互感的5A电流输出端穿过我公司配套的VIF-CT型二次电流互感器输出端产生的毫安级电流!(若使用我公司配套的无功功率控制器,则普通型综合模块不需接取样电流,仅需无功功率控制器上接总柜一次电流取样就可!)

    1.3 增强型VIF-8MZ 口(Z) 、VIF-8MZ 口(ZX) 综合模块接线端子排列与定义
增强型VIF-8MZS(Z)接线端子实物图
增强型VIF-8MZF(Z)接线端子实物图
增强型VIF-8MZS(Z)接线端子示意图
增强型VIF-8MZF(Z)接线端子示意图

    2. 综合模块的构成、外形及安装尺寸
    2 .1 老版增强型综合模块


图7. 老版增强型VIF-8MZ口(Z)综合模块的外形尺寸


图8. 老版增强型VIF-8MZ口(Z)综合模块的安装尺寸

    VIF-8MZ 口(ZX) 增强型升级版综合模块的外形尺寸和安装尺寸与VIF-8MZ 口(S) 普通型升级版综合模块的外形尺寸和安装尺寸一致!
    2.2 普通型综合模块


图9. 普通型VIF-8MZ综合模块产品的安装尺寸

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