电能质量综合治理装置LEPQC
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LEPQC-M模块式 LEPQC-D三相不平衡治理装置 LEPQC-G柜式
用户订制电力技术(Custom Power)是美国电力科学研究院(EPRI)继在1986年提出柔性交流输电技术(FACTS:Flexible AC Transmission System)之后,于1988年针对配电网中供电质量问题提出的新概念。其主要内容是:对供电质量的各种问题采用综合的解决办法,在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。
北京乐盛科技有限公司经过长期的理论研究和丰富的实践经验,基于Custom Power技术研制成功配电台区电能质量综合治理装置LEPQC,它代表了现阶段配电台区的三相不平衡治理、无功补偿、谐波污染治理等电能质量问题综合控制的发展方向。
配电台区电能质量综合治理装置LEPQC用来综合解决现有低压配电网中存在的主要电能质量问题,如:三相功率(电流)不平衡、零线电流大、功率因数低、电流谐波分量大、用户侧电压不稳定等。解决电能质量问题可以给用户和供电企业带来可观的经济效益,降低电力系统运行成本及线路损耗、减少设备建设投资;此外解决电能质量问题也能带来巨大的社会效益,可以提高电力系统的稳定性,为用户提供高质量、高可靠性的电力供应。
LEPQC产品根据结构形式分为整柜式LEPQC-G系列、模块式LEPQC-M系列和室外型配网应用LEPQC-D系列,根据电压等级、应用范围、配置的不同,又分别细分为-I重工业型、-A增强型、-B标准型3种类型。根据功能,又可以分为无功为主、谐波为主、不平衡为主和各种功能自协调控制等4种类型。可覆盖各种应用领域,满足不同的用户需求。
LEPQC可广泛应用于各种工业、商业和民用建筑配电场合,以及供电公司的公共配电台区。可以完全取代现有的电容器无功补偿装置TSC,同时具备谐波治理、三相不平衡治理功能。
不同型式的产品其使用范围如下。
LEPQC-D
| l 针对配电台区三相不平衡治理的专用型号 l 局部改造项目,功能配置为不平衡治理为主 l 新建台区或整体改造,可取代电容器,功能配置为不平衡、无功、谐波综合治理 l 室外,防雨设计 l F杆、H杆或落地安装 |
LEPQC-M
| l LEPQC-G/LEPQC-D的核心单元 l 还可以用于JP柜,取代TSC补偿模块或二者配合工作 l 模块化设计,独立风道设计 |
LEPQC-G | l 用于配电间或箱变 l 完全取代TSC补偿装置 l 根据应用场合不同,功能可配置为无功为主、谐波为主或自协调控制 l 柜式设计,与低压柜并柜安装 |
LEPQC装置的功能模式可设置为无功为主、谐波为主、不平衡为主、各功能自协调控制等几种模式之一。每种模式下其各个功能的容量分配不同,以标称容量100kVar的LEPQC为例各功能容量分配如下,以此指导LEPQC在工程设计中的选型。
无功为主 | 谐波为主 | 不平衡为主 | 自协调控制 | |
无功补偿容量 | 90kVar | 60kVar | 可设定(占用不平衡治理容量) | 根据无功、谐波、不平衡需要补偿的比例自动调整,总容量150A, |
谐波治理容量 | 50A | 80A | ||
不平衡治理容量 | 可设定(占用前两项容量) | 可设定(占用前两项容量) | 150A |
LEPQC电能质量综合治理装置可以进行三相不平衡治理、无功补偿和谐波治理。LEPQC通过检波、计算,得出控制指令,然后控制IGBT高速通断,使自身输出电流与负荷电流的不平衡、无功和谐波分量大小相同、方向相反。LEPQC的电路及控制原理示意如图。给出开机指令后,首先J1闭合,对直流电容器预充电,然后闭合J2将防涌流电阻短接再自动断开J1,然后设备开始运行。设备退出运行时,先封锁对逆变器的驱动信号,然后控制J2断开。
出身名门 | 乐盛科技LEPQC技术,源自清华大学电力系统国家重点实验室,是2004年清华大学与河南省电力公司合作的科技项目,受国家自然科学基金资助(项目批准号No.50377018,《混成自动电压控制理论的基础研究》)。 |
专心专业 | 乐盛科技LEPQC技术,在清华大学技术基础上,经过逾10年的不断改进,在控制技术和产品质量上均处国内领先水平 |
自适应控制 | 攻克了参数自适应的问题,CT、PT测量出现偏差、连接电抗器等器件参数出现较大偏差情况下,设备仍良好工作 |
延时控制 | 采样延时、控制延时导致的电流幅值、相位偏差可导致谐波放大,危及系统安全。经过5年持续研究,实现对各种延时的最优补偿与控制,领先国内外同行。 |
并机时各单元独立控制 | 并联数量不受限制(考虑到485通讯,受限为最多126个并联)。 可不同容量的设备并联工作(需要同一电压等级)。 单个模块故障不影响其它模块工作。 |
安全可靠 | 具备软件限幅、软件保护、硬件保护三级应急保护功能,确保设备的安全和用电系统安全。 |
结构优化 | 模块式设计,独立风道,整机空间优化布局,模块和整机都做到标准化设计和生产 |
应用广泛 | 专心致力于有源滤波产品研发、生产与应用逾10年,逾千套产品在不同的应用场合经受了长期的考验,产品性能优良,运行稳定。 |
6、功能特点
Ø 补偿负荷三相不平衡
LEPQC配电台区电能质量综合治理装置能够消除负荷的负序、零序不平衡分量以及由谐波因此的不平衡分量,将三相功率重新分配,从而使得补偿后的装置-负荷联合体呈现对称平衡负荷特性,减小零线电流,降低损耗,避免因三相不平衡而可能引起的事故。
Ø 连续、动态地补偿无功功率
LEPQC配电台区电能质量综合治理装置具备对无功功率的连续补偿、动态跟踪补偿能力;且补偿容量准确可控,不因接入点电压的降低而降低。而且该设备不仅能补偿感性无功,还具备补偿容性无功的能力。这克服了投切式电容器不能连续、动态补偿且补偿容量受接入点电压影响的弱点。
Ø 滤除电流谐波
LEPQC可以滤除负荷电流中各主要谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。在瞬时有功无功理论的基础上,自主创新的参考电流计算方法保证了良好的谐波滤除效果。
Ø 减小电压跌落
LEPQC对电网变化响应迅速,可50us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。可完全解决因为大型设备频繁起动所造成的电压跌落,可有效减小因为外电网故障所造成的电压跌落。
Ø 多种控制方式
LEPQC可以根据不同的现场要求灵活设定不同的控制方式,最终达到不同的补偿效果,例如功率因数校正、三相负荷平衡、谐波抑制等
Ø 综测功能
LEPQC的控制系统带有存储器,可以保存电网的主要参数,并通过自带的通信接口传送给电力用户,方便统计和管理。
Ø 多种保护功能
LEPQC具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
Ø 全数字式操作
LEPQC具备友好的人机接口,使得操作简便,易于使用和维护。
型号系列 | LEPQC- GI / MI | LEPQC- GA / MA | LEPQC- GB / MB / DB |
电压等级 | 200~750V AC | 400~690V AC | 400V AC |
适用系统 | 三相三线 | 三相三线/三相四线 | 三相三线/三相四线 |
单模块额定容量 | 100kVar、125kVar、150kVar | 100kVar、125kVar、150kVar | 30kVar、50kVar、75kVar 、100kVar、125kVar、150kVar |
单柜额定容量 | 100kVar~450kVar | 100kVar~450kVar | 100kVar~600kVar |
并联扩展能力 | 数量无限制 可不同容量并联 | 数量无限制 可不同容量并联 | 数量无限制 |
并联控制方式 | 各单元独立控制 | 各单元独立控制 | 各单元独立控制 |
电压允许偏差 | ±20% | ±20% | ±20% |
频率允许偏差 | ±5% | ±5% | ±2% |
电流互感器 | 0.5级或以上精度, 5VA,x/5A | 0.5级或以上精度, 5VA,x/5A | 0.5级或以上精度, 5VA,x/5A |
互感器数量 | 3个或6个 | 3个或6个 | 3个或6个 |
谐波补偿次数 | 2~50次,可设定 | 2~25次,可设定 | 2~25次,可设定 |
滤波程度设定 | 每次谐波可单独设定,25次以上最大补偿50% | 每次谐波可单独设定 | 每次谐波可单独设定 |
无功补偿能力 | > 0.95 | > 0.95 | > 0.95 |
滤波能力 | 可达90% | 可达90% | 可达85% |
三相平衡能力 | 仅可补偿负序不平衡 | 可设定 | 可设定 |
与电容器配合 | 取代电容器 | 取代电容器 | 取代电容器 |
响应时间 | 50us | 50us | 80us |
完全跟踪时间 | 10ms | 20ms | 20ms |
IGBT模块 | 英飞凌 | 英飞凌 | 英飞凌 |
IGBT驱动 | CONCEPT或SEMIKRON | CONCEPT或SEMIKRON | 国产品牌 |
直流电解电容 | EPCOS或合资品牌,螺栓式 | EPCOS或合资品牌,螺栓式 | 合资或国产品牌 |
开关 | 施耐德或ABB | 施耐德或ABB | 国产品牌 |
柜体液晶屏 | 台达7寸触摸屏 | 台达7寸触摸屏 | 国产触摸屏 |
通讯方式 | RS485/4G/WIFI | RS485/4G/WIFI | RS485/4G/WIFI |
冷却 | 强制风冷 | 强制风冷 | 强制风冷 |
功耗 | < 3% | < 3% | < 3% |
运行环境温度 | -15°C ~ +50°C | -15°C ~ +50°C | -5°C ~ +40°C -25°C ~ +55°C(-D室外型) |
相对湿度 | < 90%(40℃),短时允许100% | < 90%(40℃),短时允许100% | < 90%(40℃),短时允许100% |
大气压力 | 海拔2000m以下 | 海拔2000m以下 | 海拔1000m以下 |
噪音 | < 60dB | < 60dB | < 60dB |
配变台区三相不平衡治理LEPQC-D选型方案 | |||||
变压器容量 | 全LEPQC-D方案 | 混合型LEPQC-D方案 | |||
LEPQC-D容量(kVar) | LEPQC-D容量(kVar) | TSC容量(kVar) | |||
80 | 30 | 30 | 0 | ||
100 | |||||
125 | 50 | 30 | 30 | ||
160 | |||||
200 | 75 | 30 | 50 | ||
250 | |||||
315 | 100 | 50 | 60 | ||
400 | 125 | 50 | 80 | ||
500 | 150 | 75 | 90 |
配电间或箱变LEPQC-G选型方案 | ||||||
变压器容量 | LEPQC-G容量(kVar) | 无功为主模式 | 谐波为主模式 | |||
无功容量(kVar) | 谐波容量(A) | 无功容量(kVar) | 谐波容量(A) | |||
315 | 100 | 90 | 50 | 60 | 80 | |
400 | 125 | 112.5 | 62.5 | 75 | 100 | |
500 | 150 | 135 | 75 | 90 | 120 | |
630 | 200 | 180 | 100 | 120 | 160 | |
800 | 250 | 225 | 125 | 150 | 200 | |
1000 | 300 | 270 | 150 | 180 | 240 | |
1250 | 400 | 360 | 200 | 240 | 320 | |
1600 | 500 | 450 | 250 | 300 | 400 | |
2000 | 600 | 540 | 300 | 360 | 480 | |
2500 | 750 | 675 | 375 | 450 | 600 |
注:以上仅为建议的典型方案,设计师可根据不同行业、不同负载情况配置需要的容量。产品应用过程中,无功为主模式和谐波为主模式都不能满足需求的,建议使用各功能自协调控制模式,或者向厂家提出具体需求进行订制。
9、典型设计方案
集中治理
集中治理(与电容器配合)
就地治理
LEPQC-G为室内配电柜。LEPQC-D型的典型应用为杆上安装,F杆或H杆的安装方案如图所示。
F杆 H杆
LEPQC-M模块式 LEPQC-D三相不平衡治理装置 LEPQC-G柜式
用户订制电力技术(Custom Power)是美国电力科学研究院(EPRI)继在1986年提出柔性交流输电技术(FACTS:Flexible AC Transmission System)之后,于1988年针对配电网中供电质量问题提出的新概念。其主要内容是:对供电质量的各种问题采用综合的解决办法,在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。
北京乐盛科技有限公司经过长期的理论研究和丰富的实践经验,基于Custom Power技术研制成功配电台区电能质量综合治理装置LEPQC,它代表了现阶段配电台区的三相不平衡治理、无功补偿、谐波污染治理等电能质量问题综合控制的发展方向。
配电台区电能质量综合治理装置LEPQC用来综合解决现有低压配电网中存在的主要电能质量问题,如:三相功率(电流)不平衡、零线电流大、功率因数低、电流谐波分量大、用户侧电压不稳定等。解决电能质量问题可以给用户和供电企业带来可观的经济效益,降低电力系统运行成本及线路损耗、减少设备建设投资;此外解决电能质量问题也能带来巨大的社会效益,可以提高电力系统的稳定性,为用户提供高质量、高可靠性的电力供应。
LEPQC产品根据结构形式分为整柜式LEPQC-G系列、模块式LEPQC-M系列和室外型配网应用LEPQC-D系列,根据电压等级、应用范围、配置的不同,又分别细分为-I重工业型、-A增强型、-B标准型3种类型。根据功能,又可以分为无功为主、谐波为主、不平衡为主和各种功能自协调控制等4种类型。可覆盖各种应用领域,满足不同的用户需求。
LEPQC可广泛应用于各种工业、商业和民用建筑配电场合,以及供电公司的公共配电台区。可以完全取代现有的电容器无功补偿装置TSC,同时具备谐波治理、三相不平衡治理功能。
不同型式的产品其使用范围如下。
LEPQC-D
| l 针对配电台区三相不平衡治理的专用型号 l 局部改造项目,功能配置为不平衡治理为主 l 新建台区或整体改造,可取代电容器,功能配置为不平衡、无功、谐波综合治理 l 室外,防雨设计 l F杆、H杆或落地安装 |
LEPQC-M
| l LEPQC-G/LEPQC-D的核心单元 l 还可以用于JP柜,取代TSC补偿模块或二者配合工作 l 模块化设计,独立风道设计 |
LEPQC-G | l 用于配电间或箱变 l 完全取代TSC补偿装置 l 根据应用场合不同,功能可配置为无功为主、谐波为主或自协调控制 l 柜式设计,与低压柜并柜安装 |
LEPQC装置的功能模式可设置为无功为主、谐波为主、不平衡为主、各功能自协调控制等几种模式之一。每种模式下其各个功能的容量分配不同,以标称容量100kVar的LEPQC为例各功能容量分配如下,以此指导LEPQC在工程设计中的选型。
无功为主 | 谐波为主 | 不平衡为主 | 自协调控制 | |
无功补偿容量 | 90kVar | 60kVar | 可设定(占用不平衡治理容量) | 根据无功、谐波、不平衡需要补偿的比例自动调整,总容量150A, |
谐波治理容量 | 50A | 80A | ||
不平衡治理容量 | 可设定(占用前两项容量) | 可设定(占用前两项容量) | 150A |
LEPQC电能质量综合治理装置可以进行三相不平衡治理、无功补偿和谐波治理。LEPQC通过检波、计算,得出控制指令,然后控制IGBT高速通断,使自身输出电流与负荷电流的不平衡、无功和谐波分量大小相同、方向相反。LEPQC的电路及控制原理示意如图。给出开机指令后,首先J1闭合,对直流电容器预充电,然后闭合J2将防涌流电阻短接再自动断开J1,然后设备开始运行。设备退出运行时,先封锁对逆变器的驱动信号,然后控制J2断开。
出身名门 | 乐盛科技LEPQC技术,源自清华大学电力系统国家重点实验室,是2004年清华大学与河南省电力公司合作的科技项目,受国家自然科学基金资助(项目批准号No.50377018,《混成自动电压控制理论的基础研究》)。 |
专心专业 | 乐盛科技LEPQC技术,在清华大学技术基础上,经过逾10年的不断改进,在控制技术和产品质量上均处国内领先水平 |
自适应控制 | 攻克了参数自适应的问题,CT、PT测量出现偏差、连接电抗器等器件参数出现较大偏差情况下,设备仍良好工作 |
延时控制 | 采样延时、控制延时导致的电流幅值、相位偏差可导致谐波放大,危及系统安全。经过5年持续研究,实现对各种延时的最优补偿与控制,领先国内外同行。 |
并机时各单元独立控制 | 并联数量不受限制(考虑到485通讯,受限为最多126个并联)。 可不同容量的设备并联工作(需要同一电压等级)。 单个模块故障不影响其它模块工作。 |
安全可靠 | 具备软件限幅、软件保护、硬件保护三级应急保护功能,确保设备的安全和用电系统安全。 |
结构优化 | 模块式设计,独立风道,整机空间优化布局,模块和整机都做到标准化设计和生产 |
应用广泛 | 专心致力于有源滤波产品研发、生产与应用逾10年,逾千套产品在不同的应用场合经受了长期的考验,产品性能优良,运行稳定。 |
6、功能特点
Ø 补偿负荷三相不平衡
LEPQC配电台区电能质量综合治理装置能够消除负荷的负序、零序不平衡分量以及由谐波因此的不平衡分量,将三相功率重新分配,从而使得补偿后的装置-负荷联合体呈现对称平衡负荷特性,减小零线电流,降低损耗,避免因三相不平衡而可能引起的事故。
Ø 连续、动态地补偿无功功率
LEPQC配电台区电能质量综合治理装置具备对无功功率的连续补偿、动态跟踪补偿能力;且补偿容量准确可控,不因接入点电压的降低而降低。而且该设备不仅能补偿感性无功,还具备补偿容性无功的能力。这克服了投切式电容器不能连续、动态补偿且补偿容量受接入点电压影响的弱点。
Ø 滤除电流谐波
LEPQC可以滤除负荷电流中各主要谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。在瞬时有功无功理论的基础上,自主创新的参考电流计算方法保证了良好的谐波滤除效果。
Ø 减小电压跌落
LEPQC对电网变化响应迅速,可50us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。可完全解决因为大型设备频繁起动所造成的电压跌落,可有效减小因为外电网故障所造成的电压跌落。
Ø 多种控制方式
LEPQC可以根据不同的现场要求灵活设定不同的控制方式,最终达到不同的补偿效果,例如功率因数校正、三相负荷平衡、谐波抑制等
Ø 综测功能
LEPQC的控制系统带有存储器,可以保存电网的主要参数,并通过自带的通信接口传送给电力用户,方便统计和管理。
Ø 多种保护功能
LEPQC具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
Ø 全数字式操作
LEPQC具备友好的人机接口,使得操作简便,易于使用和维护。
型号系列 | LEPQC- GI / MI | LEPQC- GA / MA | LEPQC- GB / MB / DB |
电压等级 | 200~750V AC | 400~690V AC | 400V AC |
适用系统 | 三相三线 | 三相三线/三相四线 | 三相三线/三相四线 |
单模块额定容量 | 100kVar、125kVar、150kVar | 100kVar、125kVar、150kVar | 30kVar、50kVar、75kVar 、100kVar、125kVar、150kVar |
单柜额定容量 | 100kVar~450kVar | 100kVar~450kVar | 100kVar~600kVar |
并联扩展能力 | 数量无限制 可不同容量并联 | 数量无限制 可不同容量并联 | 数量无限制 |
并联控制方式 | 各单元独立控制 | 各单元独立控制 | 各单元独立控制 |
电压允许偏差 | ±20% | ±20% | ±20% |
频率允许偏差 | ±5% | ±5% | ±2% |
电流互感器 | 0.5级或以上精度, 5VA,x/5A | 0.5级或以上精度, 5VA,x/5A | 0.5级或以上精度, 5VA,x/5A |
互感器数量 | 3个或6个 | 3个或6个 | 3个或6个 |
谐波补偿次数 | 2~50次,可设定 | 2~25次,可设定 | 2~25次,可设定 |
滤波程度设定 | 每次谐波可单独设定,25次以上最大补偿50% | 每次谐波可单独设定 | 每次谐波可单独设定 |
无功补偿能力 | > 0.95 | > 0.95 | > 0.95 |
滤波能力 | 可达90% | 可达90% | 可达85% |
三相平衡能力 | 仅可补偿负序不平衡 | 可设定 | 可设定 |
与电容器配合 | 取代电容器 | 取代电容器 | 取代电容器 |
响应时间 | 50us | 50us | 80us |
完全跟踪时间 | 10ms | 20ms | 20ms |
IGBT模块 | 英飞凌 | 英飞凌 | 英飞凌 |
IGBT驱动 | CONCEPT或SEMIKRON | CONCEPT或SEMIKRON | 国产品牌 |
直流电解电容 | EPCOS或合资品牌,螺栓式 | EPCOS或合资品牌,螺栓式 | 合资或国产品牌 |
开关 | 施耐德或ABB | 施耐德或ABB | 国产品牌 |
柜体液晶屏 | 台达7寸触摸屏 | 台达7寸触摸屏 | 国产触摸屏 |
通讯方式 | RS485/4G/WIFI | RS485/4G/WIFI | RS485/4G/WIFI |
冷却 | 强制风冷 | 强制风冷 | 强制风冷 |
功耗 | < 3% | < 3% | < 3% |
运行环境温度 | -15°C ~ +50°C | -15°C ~ +50°C | -5°C ~ +40°C -25°C ~ +55°C(-D室外型) |
相对湿度 | < 90%(40℃),短时允许100% | < 90%(40℃),短时允许100% | < 90%(40℃),短时允许100% |
大气压力 | 海拔2000m以下 | 海拔2000m以下 | 海拔1000m以下 |
噪音 | < 60dB | < 60dB | < 60dB |
配变台区三相不平衡治理LEPQC-D选型方案 | |||||
变压器容量 | 全LEPQC-D方案 | 混合型LEPQC-D方案 | |||
LEPQC-D容量(kVar) | LEPQC-D容量(kVar) | TSC容量(kVar) | |||
80 | 30 | 30 | 0 | ||
100 | |||||
125 | 50 | 30 | 30 | ||
160 | |||||
200 | 75 | 30 | 50 | ||
250 | |||||
315 | 100 | 50 | 60 | ||
400 | 125 | 50 | 80 | ||
500 | 150 | 75 | 90 |
配电间或箱变LEPQC-G选型方案 | ||||||
变压器容量 | LEPQC-G容量(kVar) | 无功为主模式 | 谐波为主模式 | |||
无功容量(kVar) | 谐波容量(A) | 无功容量(kVar) | 谐波容量(A) | |||
315 | 100 | 90 | 50 | 60 | 80 | |
400 | 125 | 112.5 | 62.5 | 75 | 100 | |
500 | 150 | 135 | 75 | 90 | 120 | |
630 | 200 | 180 | 100 | 120 | 160 | |
800 | 250 | 225 | 125 | 150 | 200 | |
1000 | 300 | 270 | 150 | 180 | 240 | |
1250 | 400 | 360 | 200 | 240 | 320 | |
1600 | 500 | 450 | 250 | 300 | 400 | |
2000 | 600 | 540 | 300 | 360 | 480 | |
2500 | 750 | 675 | 375 | 450 | 600 |
注:以上仅为建议的典型方案,设计师可根据不同行业、不同负载情况配置需要的容量。产品应用过程中,无功为主模式和谐波为主模式都不能满足需求的,建议使用各功能自协调控制模式,或者向厂家提出具体需求进行订制。
9、典型设计方案
集中治理
集中治理(与电容器配合)
就地治理
LEPQC-G为室内配电柜。LEPQC-D型的典型应用为杆上安装,F杆或H杆的安装方案如图所示。
F杆 H杆