CCIC韓國公司 劉進(jìn)偉 張啟蒙

寧波天元電氣集團(tuán)有限公司 吳敏

1 引言

1.1 公用電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀淺析

直至目前，我國城市街道居民和商業(yè)的用電戶之400 V電網(wǎng)（包括農(nóng)網(wǎng)）是通過10 kV送電系統(tǒng)進(jìn)行電壓變換的，且往往是在一條線路上接有幾臺或十幾臺甚至二、三十臺容量大小不等的配電變壓器。然而，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，居民生活和商業(yè)用電的結(jié)構(gòu)和用電量也發(fā)生了根本性的變化，已經(jīng)從過去單一的照明用電變?yōu)橐钥照{(diào)、電取暖器、電熱水器、電磁灶、洗衣機(jī)、冰箱、電視機(jī)、電腦、復(fù)印機(jī)等電子設(shè)備和電炊具等家用電器為主的生活和辦公用電，這些用電設(shè)備的廣泛普及與增換等，必然使得一面在同區(qū)域的居民用電量大幅增長，促使了原區(qū)域的公用變電站容量需增大。另一面，因其感性負(fù)荷設(shè)備的大幅推廣使用，并伴隨著電力電子技術(shù)、智能控制技術(shù)和信息通信技術(shù)的發(fā)展，電力新技術(shù)（如節(jié)能節(jié)電裝置的變頻改造）、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)和廣泛使用，將大大降低供電質(zhì)量:無功損耗的增加，功率因數(shù)的下降，諧波的產(chǎn)生，等等。這些不合格的電能輸送，翻過來就會影響到用戶用電設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時會造成用電設(shè)備損壞，給用戶帶來損失；也會使電動機(jī)、變壓器、電子元器件等電氣設(shè)備附加損耗和發(fā)熱，使設(shè)備溫度升高，效率降低，絕緣加速老化，縮短使用壽命，甚至遭損壞；降低供用電設(shè)備的繼電保護(hù)、控制以及檢測裝置的工作精度和可靠性，等等。另外，由于居民生活在作息時間、個人愛好、經(jīng)濟(jì)條件等方面的差異，居民生活用電的隨機(jī)性亦越來越變幻莫測，負(fù)荷的峰谷差絕對值急劇增加。且居民用電大都為單相用電，每個居民樓之間的用電差異釀成三相用電負(fù)荷（有功功率、無功功率）的不均衡；三相用電負(fù)荷的不平衡，又造成了配電變壓器的三相不平衡運(yùn)行，使中線電流增大，增加變壓器的銅損、鐵損，使變壓器的運(yùn)行效率降低，影響變壓器的安全運(yùn)行。因此，提高供電質(zhì)量既是用戶對供電質(zhì)量所提出的要求，也是供電部門對供電系統(tǒng)所要求的一個重要的質(zhì)量指標(biāo)，特別是對公用變電站的直接影響到居民生活和商業(yè)公司用電供電系統(tǒng)來說，加強(qiáng)供電質(zhì)量管理，為用戶提供合格的電能是供電企業(yè)的一頂重要任務(wù)。

1.2 無功補(bǔ)償技術(shù)在公用變電站系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀

無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)今解決和提高供電質(zhì)量最有效途徑之一。

然而，隨著人們對供電質(zhì)量的要求不斷提高，電力系統(tǒng)對低壓無功補(bǔ)償技術(shù)提出了更高的要求，對公用變電站而言，雖然無功補(bǔ)償技術(shù)在各地低壓配電網(wǎng)的公用變電站中得到廣泛的應(yīng)用，但目前低壓無功補(bǔ)償設(shè)備還存在一些不足之處，主要有:

1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率密度低。低壓無功補(bǔ)償設(shè)備由開關(guān)、交流無功耗開關(guān)、熱繼電器、熔絲、電容器等組成，元件眾多，需要較大空間。運(yùn)行過程中，一旦故障，故障元件調(diào)換困難，不利于故障現(xiàn)場快速處理；容量的可調(diào)整性差，產(chǎn)品一旦形成，容量的調(diào)整特別是容量的增加十分困難，產(chǎn)品不易標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，產(chǎn)品質(zhì)量一致性無法保障。2)投切開關(guān)多采用機(jī)械式交流無功耗開關(guān)、機(jī)械式固態(tài)繼電器或可控硅。機(jī)械式交流無功耗開關(guān)、機(jī)械式固態(tài)繼電器響應(yīng)速度較慢，在投切過程中會產(chǎn)生沖擊涌流，使用壽命短；可控硅投切機(jī)構(gòu)則發(fā)熱量大，長期工作還產(chǎn)生諧波，影響電網(wǎng)運(yùn)行。3)無功控制策略不完善。未能全面考慮電壓的平衡關(guān)系與區(qū)域的無功優(yōu)化，僅以電壓、功率因素、無功電流為控制物理量。4)采集單一信號，采用三相電容器，三相共補(bǔ)。這種補(bǔ)償方式對于負(fù)載如果主要為居民和商業(yè)用戶等的單相用電設(shè)備時則不合適。因?yàn)?，三相?fù)荷很可能不平衡，導(dǎo)致各相無功需量也不同，采用這種補(bǔ)償方式會在不同程度上出現(xiàn)過補(bǔ)或欠補(bǔ)，同時對無功補(bǔ)償設(shè)備本身的工作電流、溫度及交流無功耗開關(guān)、電容器等元件狀態(tài)無法檢測，設(shè)備故障后，現(xiàn)場故障確診困難，對維護(hù)人員技術(shù)水準(zhǔn)要求高，不利于故障現(xiàn)場快速處理。5)由于公用變電站設(shè)備的空間有限，為達(dá)總補(bǔ)償所需的容量，步投容量只能設(shè)置為25 kvar或以上，不適配公用變電站的用電特性，造成補(bǔ)償效果不達(dá)標(biāo)，投切震蕩現(xiàn)象嚴(yán)重，極大影響補(bǔ)償設(shè)備的使用壽命。

2 技術(shù)設(shè)計(jì)簡介

2.1 電氣主電路方案

本技術(shù)設(shè)計(jì)的電氣主電路方案見右圖1所示。

2.2 本技術(shù)設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

公用變電站用交流低壓智能型綜合配電箱裝置，包含相配裝的箱殼本體、電纜出線室和電纜進(jìn)線室；電纜進(jìn)線室內(nèi)置有能與外部輸入電纜連接的進(jìn)線主母排；電纜出線室內(nèi)置有外部輸出電纜連接的出線母排；箱殼本體內(nèi)配有無功補(bǔ)償裝置（模塊化智能型）、綜合控制儀表、主開關(guān)、無功補(bǔ)償裝置保護(hù)開關(guān)和出線保護(hù)開關(guān)；主開關(guān)的進(jìn)線端與進(jìn)線主母排連接，該主開關(guān)的出線端經(jīng)連接母排一、連接母排二、連接母排三和連接母排四與水平母排連接，其中連接母排二與連接母排四上分別裝置了控制儀用取樣互感器及無功補(bǔ)償取樣互感器；保護(hù)開關(guān)室可裝置不少于2路的出線及無功補(bǔ)償裝置保護(hù)用的塑殼斷路器或熔斷器，配塑殼斷路器裝置的還可加裝電動操作機(jī)構(gòu)、分勵脫扣裝置等；保護(hù)開關(guān)的進(jìn)線母排與水平母排連接，保護(hù)開關(guān)的出線母排與出線連接母排連接，無功補(bǔ)償裝置用的保護(hù)開關(guān)的出線端由軟電纜接于無功補(bǔ)償裝置；綜合控制儀表室置于無功補(bǔ)償裝置的背面，可裝置綜合測控儀等儀表設(shè)備。結(jié)構(gòu)詳見圖2～7。

附圖說明:圖2是正面局部剖視示意圖；圖3是圖2中A-A剖視示意圖；圖4是圖2中B-B剖視示意圖；圖5是圖3中C-C剖視示意圖；圖6是圖2的背視示意圖；圖7是圖5中K向放大視圖。圖標(biāo)號說明如下:控制儀表室門板1，綜合控制儀表2，無功補(bǔ)償裝置主保護(hù)斷路器或熔斷器3，箱殼本體4，箱頂5，出線回路保護(hù)斷路器或熔斷器6，保護(hù)開關(guān)室門板7，主連接母排一8，絕緣子9，電纜進(jìn)線室10，進(jìn)線口11，進(jìn)線主母排12，進(jìn)線密封環(huán)13，保護(hù)斷路器或熔斷器進(jìn)線母排14，無功補(bǔ)償取樣互感器15，主開關(guān)16，控制儀用取樣互感器17，出線口18，出線連接母排19，水平母排20，保護(hù)斷路器或熔斷器出線母排21，模塊化智能型補(bǔ)償裝置22，零線母排23，無功補(bǔ)償室門板24，固定支架25，起吊環(huán)26，主開關(guān)室門板27，電纜出線室28，主連接母排二29，主連接母排三30，主連接母排四31，接地裝置32，出線密封環(huán)33，色相標(biāo)志34，保護(hù)開關(guān)室35，主開關(guān)及控制儀用取樣互感器安裝室36，控制儀表室37，無功補(bǔ)償室38。

3 本技術(shù)設(shè)計(jì)的基本功能

3.1 結(jié)構(gòu)功能

本技術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)功能是:集電能計(jì)量、測量與控制、模塊化智能動態(tài)型無功補(bǔ)償裝置于一體；體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封性能好，防護(hù)等級高，安裝簡單方便，節(jié)省費(fèi)用；采用空氣自然對流散熱，散熱效果好；箱體采用全不銹鋼制作，防蝕、防銹能力強(qiáng)；補(bǔ)償容量大，最多可裝置200 kvar的補(bǔ)償總?cè)萘?；電纜進(jìn)出線接線端子直接進(jìn)出箱體外，給用戶連接電纜帶來極大方便；控制及保護(hù)開關(guān)采用塑殼斷路器或熔斷器，還可加配電動操作機(jī)構(gòu)與分勵脫扣裝置等；配合綜合測控儀、模塊化智能動態(tài)型無功補(bǔ)償裝置，可實(shí)時顯示電網(wǎng)所有的主要參數(shù)（三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、諧波電壓、諧波電流、有功電度、無功電度、功率因數(shù)等）和電容器的投切狀態(tài)，且具有RS232/485通訊接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的遙控、遙訊、遙測等綜合配電智能式自動化配網(wǎng)功能。還具體表現(xiàn)在:

1)外殼采用全不銹鋼材料制造，內(nèi)分為以下幾室:電纜進(jìn)線室、主開關(guān)及控制儀用取樣互感器安裝室、保護(hù)開關(guān)室、電纜出線室、控制儀表室及無功補(bǔ)償室（模塊化智能型動態(tài)型無功補(bǔ)償裝置）。

2)在裝置的底部和上部設(shè)有足夠數(shù)量的散熱槽孔，裝置內(nèi)自下而上形成一個自然通風(fēng)道，達(dá)到散熱的目的，且防護(hù)等級高，達(dá)IP44。

3)所有一次母線的接觸部位全部經(jīng)過搪錫處理，以增強(qiáng)母線的耐腐性、減小接觸電阻。

3.2 電氣功能（性能）

因?yàn)椴捎昧松鲜龅?.2條的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的至少不小于兩路出線回路保護(hù)開關(guān)的結(jié)構(gòu)，因此各分路配置的保護(hù)開關(guān)的額定電流就可用較小等級的配置，這樣就增強(qiáng)供電的可靠性及在小過負(fù)荷電流和小短路電流狀態(tài)下的保護(hù)功能；多回路保護(hù)開關(guān)的結(jié)構(gòu)還能減小所需的停電范圍，只切斷對應(yīng)回路的保護(hù)開關(guān)即可。

無功補(bǔ)償裝置的功能有:

1)應(yīng)用目前國內(nèi)外最先進(jìn)的無功補(bǔ)償技術(shù)（策略）——動態(tài)補(bǔ)償和靜態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合的模塊化智能型無功補(bǔ)償裝置，模塊體積小，功率密度高，且實(shí)現(xiàn)采用小電容器步投（級差），而又有大的總?cè)萘垦a(bǔ)償?shù)哪康?，在相同框架容積內(nèi)安裝的電容量可增加30%，因此，同類體積的設(shè)備最多可滿足200 kvar補(bǔ)償總?cè)萘康男枨?。該裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)(杭州華泰電氣技術(shù)有限公司自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù))，融合電力電子、計(jì)算機(jī)、軟件、通信、電力等眾多技術(shù)，將數(shù)據(jù)檢測、投切機(jī)構(gòu)、電容器、保護(hù)、通信等所有功能元件集成在一個單元內(nèi)，形成標(biāo)準(zhǔn)化模塊，結(jié)構(gòu)與功能模塊化，可根據(jù)用戶不同要求自由組合，便于設(shè)備在使用現(xiàn)場的維護(hù)與調(diào)整。模塊分為無功補(bǔ)償主模塊和無功補(bǔ)償模塊，所有元器件均集成在無功補(bǔ)償主模塊和無功補(bǔ)償模塊內(nèi)部，直接并聯(lián)組成智能無功功率補(bǔ)償裝置，隨時可擴(kuò)展調(diào)整補(bǔ)償容量。內(nèi)均有鋅鋁復(fù)合金屬化膜自愈式電容器，無功補(bǔ)償模塊有三相共補(bǔ)模塊和三相分補(bǔ)模塊兩種，單模塊最大補(bǔ)償容量可配置40 kvar，最小補(bǔ)償容量可配置10 kvar（即最大可置2路20 kvar電容器，最小可置2路5 kvar電容器。），也就是說，無功補(bǔ)償?shù)拿坎酵度耄ú酵叮┤萘孔畲鬄?0 kvar，最小為5 kvar，是最符合公用變電站所需的小電容容量步投的要求的，有效的避免了投切震蕩現(xiàn)象。

2)模塊間采用總線通信和先進(jìn)的智能投切裝置，包括CPU、采樣、顯示、投切、斷路器保護(hù)和自愈式低壓并聯(lián)電容器在內(nèi)的所有元器件均集成在模塊內(nèi)部。無功補(bǔ)償主模塊以無功功率為控制物理量，以用戶設(shè)定的功率因數(shù)為投切參考值，靜態(tài)補(bǔ)償與動態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合，三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償相結(jié)合，穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償相結(jié)合，采集三相電壓、三相電流信號、零序電壓、零序電流、溫度及設(shè)備本身工況等數(shù)據(jù)，經(jīng)過信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換，CPU根據(jù)無功功率、電壓雙重物理量控制無功功率補(bǔ)償，采用路由智能過零投切裝置。該模塊將可控硅與無功耗開關(guān)無縫軟連接，采用微機(jī)智能控制，實(shí)現(xiàn)過零投切，使模塊化智能動態(tài)無功補(bǔ)償裝置在接通和斷開的瞬間具有可控硅（動態(tài)補(bǔ)償）的優(yōu)點(diǎn)，而在投入工作時又具有無功耗開關(guān)無功耗的優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)方法是:投入時是在電壓過零瞬間可控硅先過零觸發(fā)，穩(wěn)定后再將無功耗開關(guān)吸合導(dǎo)通，然后再斷開可控硅開關(guān)；而切除時是先將可控硅投入，無功耗開關(guān)再斷開，可控硅再過零斷開，從而實(shí)現(xiàn)電流過零切除。由于是可控硅過零投切，因此無涌流沖擊，無觸點(diǎn)；延時后由無功耗開關(guān)吸合、導(dǎo)通，不會產(chǎn)生諧波，并且導(dǎo)通后采用無功耗開關(guān)工作，無功耗開關(guān)的接觸電阻小，模塊化智能動態(tài)無功補(bǔ)償裝置平時不耗電，因而不發(fā)熱，徹底避免了可控硅的燒毀現(xiàn)象，無功耗開關(guān)投切時不產(chǎn)生電弧，因而大大增長了設(shè)備的使用壽命（投切次數(shù)大于100萬次成為事實(shí)）。同時也對同機(jī)運(yùn)行的其它電器不造成危害，真正達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，無合閘涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃、無諧波危害。三相共補(bǔ)模塊和三相分補(bǔ)模塊既可單獨(dú)使用，也可混合使用，可組成三相共補(bǔ)裝置、三相分補(bǔ)裝置和三相共補(bǔ)、分補(bǔ)混和補(bǔ)償裝置。

3)采用容量智能識別技術(shù)。無功補(bǔ)償主模塊能自動識別補(bǔ)償模塊容量，在線跟蹤裝置中無功的變化，并對電壓智能控制，以無功功率為投切門限值，依據(jù)模糊控制理論，根據(jù)配電裝置三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容器組合，依據(jù)“取平補(bǔ)齊”的原則投入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電容器投切的智能控制，自動及時地補(bǔ)償無功功率容量（可設(shè)置投切延時，延時時間可調(diào)<1s～100s>，既可支持快速跟蹤無功補(bǔ)償，也可支持穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償，也可手動控制。），絕不產(chǎn)生投切震蕩現(xiàn)象，同時可對自身故障進(jìn)行自診斷，通過顯示屏和通信口直接顯示、輸出故障及其故障類型，利于現(xiàn)場故障查找和確診。

1)集散式控制，看門狗、不死鳥軟件，硬件防死機(jī)設(shè)計(jì)，保證微處理器的可靠運(yùn)行。

2)有數(shù)據(jù)存儲，斷電記憶功能。用戶可根據(jù)現(xiàn)場使用情況設(shè)定各種補(bǔ)償參數(shù)及告警門限，可保存、查詢故障內(nèi)容，發(fā)生故障時發(fā)出告警信息并有聲音提示。

3)通信。充分地考慮設(shè)備的可持續(xù)性使用，完善的“四遙”功能，采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232、RS485通訊接口，可對無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，也可根據(jù)用戶特殊要求配置Modem、現(xiàn)場總線、紅外、藍(lán)牙等無線數(shù)據(jù)傳輸。與配網(wǎng)自動化裝置有機(jī)結(jié)合。

4)主動保護(hù)系統(tǒng)。每個模塊都帶防雷保護(hù)器及CPU，自動檢測、控制、保護(hù)模塊，對模塊自身工況實(shí)時檢測，通過顯示屏或通信口可直接顯示,可隨時了解模塊工作狀態(tài);因此可對過壓、過流、欠壓、過溫、缺相等所有故障進(jìn)行主動保護(hù)，故障解除后，模塊自動重新投入運(yùn)行。有效延長模塊壽命并減少售后服務(wù)。

5)顯示及實(shí)時檢測功能?？蓪?shí)時顯示電網(wǎng)三相電壓、三相電流、三相功率因數(shù)、頻率、設(shè)備總補(bǔ)償容量、已投入補(bǔ)償容量、CT變比、溫度等。

6)每個模塊均配置高分?jǐn)嗳蹟嗥骰蚩焖贁嗦菲?，超過額定電流時在10 ms內(nèi)迅速斷開，避免總開關(guān)跳閘。

7)三相共補(bǔ)模塊和三相分補(bǔ)模塊外形一致，可組成標(biāo)準(zhǔn)化裝置，更換、擴(kuò)容便捷。

8)電容器采用微晶蠟作為浸漬劑，為無油環(huán)保產(chǎn)品，并采用新型噴金工藝和獨(dú)特的金屬化膜邊緣加厚技術(shù)，溫升低，耗能低；內(nèi)置自放電電阻和防爆裝置，安全可靠。

4 無功補(bǔ)償容量配置

無功補(bǔ)償容量配置見下表1。

5 公用變電站諧波的特性與處理

公用變電站上的用戶諧波源設(shè)備與企業(yè)單位的諧波源設(shè)備是不一樣的，因?yàn)楣米冸娬居卸喽s的特性和設(shè)備投運(yùn)的隨意性，如果其有諧波注入電網(wǎng)的話，其諧波次數(shù)、諧波量、諧波電流、諧波電壓和波動性能很有可能是時常變化的，而企業(yè)單位的諧波源設(shè)備形成后是一般不變的，所產(chǎn)生的諧波次數(shù)也是不變的，所以，公用變電站如配置無源濾波裝置，會因產(chǎn)生消諧電抗器（或叫單調(diào)諧濾波器）與注入電網(wǎng)的諧波特征不匹配，造成濾波效果不佳或反而放大諧波或產(chǎn)生很大噪音，這也是不符合城市環(huán)境要求。而且，由于公用變電站系統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備安裝的特殊性，如要在公用變電站系統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備上增加濾波功能，需增大一定量的設(shè)備容積，且按目前的濾波技術(shù)水平，一般只能采用無源濾波設(shè)備。因此，在公用變電站系統(tǒng)電網(wǎng)用的配電設(shè)備上不適合設(shè)置消諧濾波裝置的。但是，對諧波的處理方式可有以下幾種:

1)目前公用變電站用變壓器已基本推薦采用D，yn11接線組別的配電變壓器，并使用中性線（N）的截面積等于相線截面積的電纜。因?yàn)镈，yn11接線組別的配電變壓器能基本抑制3倍次諧波注入電網(wǎng)；增大了中性線截面積可避免因?qū)Ь€過載發(fā)熱而損壞，增大過載承受能力。

2)按公用變電站系統(tǒng)用電設(shè)備的特征:雖然存在大量的諧波源設(shè)備，但是因其一般的容量偏小，且安裝于同一位置（以家庭或樓層或街弄為單位）的諧波源設(shè)備的生產(chǎn)廠家、特性等都是不盡相同的，因此，能充分利用諧波的相互補(bǔ)償作用降低電網(wǎng)的部分諧波含量。本公司通過對大量的公用變電站系統(tǒng)電網(wǎng)的諧波測量及對多臺公用變電站用智能型綜合配電箱的三年試運(yùn)行狀況分析，結(jié)論是:公用變電站系統(tǒng)電網(wǎng)的諧波對低壓電網(wǎng)的注入沖擊是很小的。當(dāng)然，也有存在特殊諧波源設(shè)備的可能，如某公司安裝什么大型變頻設(shè)備等。當(dāng)存在這種情況時，供電部門就必須責(zé)成用戶進(jìn)行設(shè)備就地濾波后方可投運(yùn)設(shè)備，因?yàn)橛脩舻脑O(shè)備諧波超標(biāo)供電部門是要對其考核并處罰的。

表1 無功補(bǔ)償容量配置表

6 本技術(shù)設(shè)計(jì)的安裝方式

本技術(shù)設(shè)計(jì)的安裝方式見圖8，實(shí)際安裝例見圖9。

7 本技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)施的效果

本技術(shù)設(shè)計(jì)于2008年12月設(shè)計(jì)完成后，至今已實(shí)施了以下效果:

1)于2009年2月份首臺設(shè)備上象山電網(wǎng)試運(yùn)行，獲得的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)全部符合設(shè)計(jì)要求，并取得象山局及寧波市局等總訂單120臺，合計(jì)新創(chuàng)產(chǎn)值276萬元。

2)于2009年5月份申請3C的國家強(qiáng)制性認(rèn)證，并在浙江方圓檢測集團(tuán)股份有限公司通過全部型式試驗(yàn)項(xiàng)目（詳見報(bào)告編號為C-026-090119310023的試驗(yàn)報(bào)告）和獲取3C證書（證書號為2010010301412007）。

3)于2010年5月份取得國家實(shí)用新型專利（專利證書號為ZL200920191526.7）。

4)于2011年7月份取得國家發(fā)明專利（專利證書號為ZL200910101595.9）。

5)應(yīng)用實(shí)例效果數(shù)據(jù)測試。

以寧波市象山縣塔山路上衛(wèi)生局門口的一臺400 kVA公用變電站為例，2009年11月經(jīng)改造采用本技術(shù)設(shè)計(jì)的GZPZ公用變電站用智能型綜合配電箱裝置（原為只裝設(shè)板式閘刀開關(guān)箱），主要用戶為:象山縣衛(wèi)生局及其周圍的沿街商店（小商場）、小型公司（如房產(chǎn)中介等）、路燈及部分金秋小區(qū)沿街居民的用電等，2010年7月12日的運(yùn)行記錄如下表:

8 經(jīng)濟(jì)效益

本技術(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)施能產(chǎn)生以下的社會效益和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益:

1)改善供電線路及用電設(shè)備功率因數(shù)，能從0.7以下的改善至0.92（保守?cái)?shù)據(jù)）以上。功率因數(shù)降損率達(dá):δP%＝[1－(cosφ1/cosφ2)2]×100%=[1－(0.7/0.92)2]×100%＝42%。

2)提高供電電壓質(zhì)量，能使偏低的用電電壓恢復(fù)至正常標(biāo)準(zhǔn)電壓（三相380V，單相220V），提高約10%。電壓的降損率:δp%＝[1－1/(1+α/100)2]×100%＝(1－1/1.12)×100%＝17.35%。

3)降低線路電能損耗，增加公用變電站的使用效率。線損率總降低率約為59%左右，也就是線損率可降低(10%×59%)=5.9%。以400kVA變壓器為例，年可少損失電量140kW(平均負(fù)荷)×24小時×30天×12月×5.9%＝7.1萬kW·h，電價(jià)按0.50元/kW·h計(jì)算，折合電費(fèi)7.1×0.50＝3.55萬元。功率因數(shù)由0.70提高到0.92，即可提高變壓器出力22%，公用變電站設(shè)備總投資按20萬元計(jì)算，可減少投資4.4萬元，按設(shè)備使用年限15年計(jì)算，每年減小投資0.3萬元。本技術(shù)設(shè)計(jì)安裝總投資2.5萬元，根據(jù)以上測算，8個月內(nèi)便可回收投資。年降損效益總計(jì)大于3.85萬元。目前，市場總?cè)萘可须y以準(zhǔn)確估算，就收集到的數(shù)據(jù)顯示:目前全國公用變電站約有2000萬臺，其中大中型城市及沿海城市的數(shù)量約占60%。

天氣:晴 最高溫度33℃

4)更合理的適應(yīng)和滿足現(xiàn)代和發(fā)展需要的城鄉(xiāng)居民的生活用電的需要,并確保用電的可靠性。線路末端電壓明顯提高，用戶電壓質(zhì)量明顯改善，消除了高峰時無法用電的現(xiàn)象，其社會效益更不容忽視。

5)按目前市場行情，本技術(shù)設(shè)計(jì)的成本約是當(dāng)前其它同類的市供設(shè)備(無功補(bǔ)償結(jié)構(gòu)為可控硅投切機(jī)構(gòu)的)的85%，可為社會及供電部門年節(jié)省設(shè)備投入費(fèi)用:500臺（年產(chǎn)量）×｛2.5（市場價(jià)）/0.85－2.5｝(萬元)=220.6萬元；

6)企業(yè)效益:可為公司年創(chuàng)產(chǎn)值:500臺（年產(chǎn)量）×2.5（市場價(jià)）萬元=1250萬元；可為公司年創(chuàng)稅利:1250萬元×25%=312.5萬元。

9 結(jié)束語

本公用變電站用交流低壓智能型綜合配電箱裝置是集電能計(jì)量、測量與控制、模塊化智能型動態(tài)型無功補(bǔ)償裝置于一體；整體結(jié)構(gòu)具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封性能好，防護(hù)等級高，安裝簡單方便等特點(diǎn)。

外體采用全不銹鋼材料制造, 防蝕、防銹能力強(qiáng)，散熱方式采取空氣自然對流的結(jié)構(gòu)形式，散熱效果好；內(nèi)分為電纜進(jìn)線室、主開關(guān)及控制儀用取樣互感器安裝室、保護(hù)開關(guān)室、電纜出線室、控制儀表室及無功補(bǔ)償室。主開關(guān)具有明顯斷口點(diǎn)；控制及保護(hù)開關(guān)采用至少不小于兩路出線回路的塑殼斷路器或熔斷器，具有小過負(fù)荷電流和小短路電流狀態(tài)下的保護(hù)功能，及減小所需的停電范圍等功能；綜合測控儀、模塊化智能型動態(tài)型無功補(bǔ)償裝置，可實(shí)時顯示電網(wǎng)所有的主要參數(shù)（三相電壓、電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)等）和電容器的投切狀態(tài)，且具有RS232/485通訊接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的遙控、遙訊、遙測等綜合配電智能式自動化配網(wǎng)功能；電纜進(jìn)出線接線端子直接進(jìn)出箱體外，給用戶連接電纜帶來極大方便；無功補(bǔ)償應(yīng)用目前國內(nèi)外最先進(jìn)的無功補(bǔ)償技術(shù)（策略）——動態(tài)補(bǔ)償和靜態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合的模塊化智能型補(bǔ)償裝置，模塊體積小，功率密度高，且實(shí)現(xiàn)采用小電容器步投，而又有大的總?cè)萘垦a(bǔ)償?shù)哪康?，在相同框架容積內(nèi)安裝的電容量可增加30%，同類體積的設(shè)備最多可滿足200 kvar補(bǔ)償總?cè)萘康男枨?；在無功補(bǔ)償控制機(jī)理上融合了電力電子、計(jì)算機(jī)、軟件、通信、電力等眾多技術(shù)，將數(shù)據(jù)檢測、投切機(jī)構(gòu)、電容器、保護(hù)、通信等所有功能元件集成在一個單元內(nèi)，形成標(biāo)準(zhǔn)化模塊，模塊分為無功補(bǔ)償主模塊和無功補(bǔ)償模塊，所有元器件包括CPU、采樣、顯示、投切、斷路器保護(hù)和自愈式低壓并聯(lián)電容器在內(nèi)的所有元器件均集成在無功補(bǔ)償主模塊和無功補(bǔ)償模塊內(nèi)部，直接并聯(lián)組成智能無功功率補(bǔ)償裝置，隨時可擴(kuò)展調(diào)整補(bǔ)償容量；模塊間采用總線通信和先進(jìn)的智能投切裝置，無功補(bǔ)償主模塊以無功功率為控制物理量，以用戶設(shè)定的功率因數(shù)為投切參考值，靜態(tài)補(bǔ)償與動態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合，三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償相結(jié)合，穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償相結(jié)合，采集三相電壓、三相電流信號、零序電壓、零序電流、溫度及設(shè)備本身工況等數(shù)據(jù)，經(jīng)過信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換，CPU根據(jù)無功功率、電壓雙重物理量控制無功功率補(bǔ)償，采用路由智能過零投切裝置，該裝置將可控硅與無功耗開關(guān)無縫軟連接，采用微機(jī)智能控制，實(shí)現(xiàn)過零投切，在接通和斷開的瞬間具有可控硅（動態(tài)補(bǔ)償）的優(yōu)點(diǎn)，而在投入工作時又具有無功耗開關(guān)無功耗的優(yōu)點(diǎn)，投入時是在電壓過零瞬間可控硅先過零觸發(fā)，穩(wěn)定后再將無功耗開關(guān)吸合導(dǎo)通，然后再斷開可控硅開關(guān)，切除時是先將可控硅投入，無功耗開關(guān)再斷開，可控硅再過零斷開，從而實(shí)現(xiàn)電流過零切除，由于是可控硅過零投切，因此無涌流沖擊，無觸點(diǎn)，延時后由無功耗開關(guān)吸合、導(dǎo)通，并且導(dǎo)通后采用無功耗開關(guān)工作，無功耗開關(guān)的接觸電阻小，模塊化智能動態(tài)無功補(bǔ)償裝置平時不耗電，因而設(shè)備不發(fā)熱、不耗電、不產(chǎn)生諧波，徹底避免了可控硅的燒毀現(xiàn)象，增長了設(shè)備的使用壽命（投切次數(shù)大于100萬次），同時也對同機(jī)運(yùn)行的其它電器不造成危害，真正達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，無合閘涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃、無諧波危害。

所以，本公用變電站用交流低壓智能型綜合配電箱是目前我國城市街道居民和商業(yè)的用電戶及農(nóng)村電網(wǎng)等公用變電站中低壓配電設(shè)備中最理想、最優(yōu)良的新產(chǎn)品，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量、節(jié)能降耗效果顯著?？梢灶A(yù)見，公用變電站用交流低壓智能型綜合配電箱以其高性能、多功能、節(jié)能降耗等各項(xiàng)優(yōu)異的性能適應(yīng)國家電網(wǎng)建設(shè)的要求，為國家電網(wǎng)事業(yè)走上優(yōu)質(zhì)、低碳、節(jié)能降耗之路，必將做出巨大的貢獻(xiàn)。

[1]WMRC07模塊化智能動態(tài)無功補(bǔ)償裝置技術(shù)選型手冊.杭州華泰電氣技術(shù)有限公司.

[2]逢京.陸東.張寶華.談體育場館低壓配電系統(tǒng)的諧波治理.國際低壓電器技術(shù),2010-5.