10KV無功自動補(bǔ)償裝置

[摘 要]10KV無功自動補(bǔ)償成套裝置通過自動跟蹤負(fù)荷變化對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償,同時又能自動調(diào)壓,能有效解決遠(yuǎn)距離輸電、電壓調(diào)節(jié)及無功補(bǔ)償?shù)葐栴},對保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量有著重要意義,文章闡述了實現(xiàn)無功自動跟蹤補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備要求,介紹了該裝置功能及特點。

[關(guān)鍵詞]自動 無功補(bǔ)償 分組

作者簡介:程麗英,1976年出生,女,工程師,本科,江西上饒供電公司電力勘察設(shè)計院電氣一次設(shè)計負(fù)責(zé)人。

一、引言

電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運行、線路損失、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無功電力是影響電壓質(zhì)量的一個重要因素,電壓質(zhì)量與無功是密不可分的。提高電能質(zhì)量、降低輸變電損耗的要求也日益迫切。利用電容器電抗器投切實現(xiàn)無功就地平衡是提高電能質(zhì)量、降低線損的主要手段,尤其是110kV、35kV變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的末端變電站,承擔(dān)著直接向用戶負(fù)載提供電壓穩(wěn)定無功平衡的高質(zhì)量電能的任務(wù),無功補(bǔ)償裝置顯得更為重要。目前大多數(shù)110kV、35kV變電站的無功補(bǔ)償大部分整組的運行模式,補(bǔ)償效果不夠理想,不能適應(yīng)負(fù)荷的變化,負(fù)荷高峰時補(bǔ)償容量不夠,負(fù)荷低峰時由于分組容量過大而投不上。研制適用于110kV、35kV變電站自動跟蹤負(fù)荷變化進(jìn)行補(bǔ)償,同時又能自動調(diào)壓的新一代高可靠10KV無功自動補(bǔ)償裝置十分重要。

二、實現(xiàn)無功自動跟蹤補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備要求

(一)投資成本要求

實現(xiàn)無功自動跟蹤補(bǔ)償就是根據(jù)負(fù)荷大小投入電容器多少,把總補(bǔ)償容量的電容器分為多組根據(jù)負(fù)荷大小變化投切電容器組數(shù),盡可能的達(dá)到無功平衡。補(bǔ)償精度與電容器組數(shù)成正比,電容器分的組數(shù)越多補(bǔ)償精度越高,但是設(shè)備投資成本越大,占地空間越大,設(shè)備的可靠性要求越高。

(二)電容器投切開關(guān)的要求

跟蹤負(fù)荷的變化自動投切電容器,投切開關(guān)是最主要的問題。投切電容器開關(guān)和普通負(fù)載的開關(guān)有很大的區(qū)別。投電容時開關(guān)觸頭要承受的電流(涌流)是額定電流的幾倍或幾十倍,投切電容時開關(guān)觸頭承受的電壓是額定電壓的兩倍以上。常規(guī)的斷路器開關(guān)因不適于頻繁動作不能使用。投切電容的開關(guān)最好選用適合頻繁動作、重燃幾率小的斷路器或電容器投切專用開關(guān)。

(三)電容器電抗器要求

在自動補(bǔ)償裝置中,對電容器本身并沒有特殊要求,在分組時要考慮到在投切任何電容器組時,防止對系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振。

自動補(bǔ)償裝置中的電抗器主要是抑制涌流和抑制諧波,可要據(jù)現(xiàn)場實際情況來選用干式鐵芯電抗器或空心電抗器。

三、10KV無功自動補(bǔ)償裝置介紹

10kV無功自動補(bǔ)償裝置,是在一面普通開關(guān)柜殼體內(nèi)裝入多臺真空開關(guān),把電容器分為多組自動跟蹤負(fù)荷變化投切電容器組,實現(xiàn)理想的無功補(bǔ)償就地隨時平衡,同時根據(jù)10kV母線電壓的變化,自動調(diào)節(jié)變壓器有載調(diào)壓分接頭進(jìn)行自動調(diào)壓。本裝置適用于35kV～220kV變電站10kV母線無功補(bǔ)償,該產(chǎn)品可控制柜和電容器組柜放置在電容器室內(nèi),也可以控制柜放置在室內(nèi),電容器組放置在戶外。

10KV無功自動補(bǔ)償裝置,可以根據(jù)電網(wǎng)無功、功率因數(shù)和電壓進(jìn)行分級、自動投入最佳容量的電容器和調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭,實現(xiàn)無功和電壓的綜合補(bǔ)償與調(diào)節(jié)。其特點是:調(diào)節(jié)系統(tǒng)由微機(jī)監(jiān)測、智能判斷、優(yōu)化控制、便于聯(lián)網(wǎng);執(zhí)行系統(tǒng)適合于頻繁操作、保護(hù)可靠、運行安全;無功補(bǔ)償系統(tǒng)為模塊結(jié)構(gòu),分級任選,配置靈活;對提高電力系統(tǒng)容量、運行效率和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮重要作用。

成套裝置由有高可靠性的控制器按照模糊控制策略進(jìn)行電壓無功綜合控制。電容器組由高壓真空斷路器來投切。當(dāng)控制器檢測到的無功功率值超過整定值時,控制器根據(jù)需要投電容器組的級數(shù)給出控制信號,自動合閘高壓真空開關(guān),將電容器組投入運行;當(dāng)負(fù)載無功功率值低于整定值時,控制器給出控制信號將高壓真空開關(guān)斷開,電容器退出工作。上述操作完全自動進(jìn)行。該裝置主要功能為自動補(bǔ)償負(fù)荷無功功率,提高負(fù)荷功率因數(shù),降低網(wǎng)損,高效節(jié)能,抑制系統(tǒng)諧波或治理諧波,減少無功電流,節(jié)省變壓器增容費用,穩(wěn)定電壓。

四、裝置顯著特點如下

(一)占地面積小、安裝施工簡單

把電容器分成多組,減小整套裝置的占地面積是一個大問題,用傳統(tǒng)的設(shè)備和方式不能解決。本產(chǎn)品采用緊湊形結(jié)構(gòu)在一臺標(biāo)準(zhǔn)高壓開關(guān)柜殼體內(nèi)裝1～5臺專用真空斷路器開關(guān),3～15只放電線圈及ZVQC綜合控制器等等,除電容器電抗器以外的全部一次二次電器設(shè)備,都裝在裝置柜里面。

(二)電容器投切專用真空開關(guān)

電容器投切專用開關(guān)采用緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計,使用永磁機(jī)構(gòu)、彈簧儲能,體積小可任意組合,能在1.3×1.5平米的柜體內(nèi)安裝4臺,開關(guān)的滅弧室采用真空斷路器滅弧室,能長期承受投電容器時涌流的沖擊。專門設(shè)計可頻繁動作操作機(jī)構(gòu),機(jī)械壽命可達(dá)3萬次以上。

(三)每組電容都有微機(jī)保護(hù)

對各分組電容器都裝有過電壓、欠電壓、過電流和三相不平衡電壓的微機(jī)保護(hù),能及時發(fā)現(xiàn)電容器的內(nèi)部故障,有效防止電容器內(nèi)部故障的擴(kuò)大,杜絕電容器由內(nèi)部故障狀態(tài)發(fā)展到事故狀態(tài),保證電容器組的安全運行。任一組電容器發(fā)生故障時微機(jī)保護(hù)動作切除并閉鎖該電容器組,其它電容器組正常運行。

(四)“四遙”功能

具有RS-232,RS-485通信接口,可接入變電站綜合自動化系統(tǒng)或調(diào)度自動化系統(tǒng)實現(xiàn)“四遙”功能。

(五)跟蹤負(fù)荷變化、隨時就地平衡

把電容器分為5組,連續(xù)遞增或遞減循環(huán)投切電容器,能使功率因數(shù)穩(wěn)定在定值范圍內(nèi),并且投切電容時對電網(wǎng)沖擊小。也可把電容器分為1/2/4的組合式電容器組。實現(xiàn)優(yōu)化組合式投切。

(六)電容器的保護(hù)

電容器是高場強(qiáng)的高壓設(shè)備,電容器頻繁投切容易發(fā)生擊穿故障,一旦發(fā)生擊穿故障有可能引起電容器爆炸著火。10KV無功自動補(bǔ)償裝置運行的可靠性、安全性,杜絕爆炸著火事故的發(fā)生一直是一個棘手的問題。

10KV無功自動補(bǔ)償裝置設(shè)計可有I段和II段有兩種保護(hù)。I段保護(hù)能及時發(fā)現(xiàn)電容器的早期擊穿故障,避免由故障發(fā)展到事故狀態(tài)。II段保護(hù)能避免事故擴(kuò)大向上一級蔓延。并配有開口三角保護(hù),當(dāng)電容器內(nèi)部某個小單元電容發(fā)生擊穿短路(或斷路)時,電流雖然變化很小但零序電壓變化卻很明顯,每組電容器的零序電壓是由并聯(lián)在每相電容器上的PT構(gòu)成開口三角檢出的,不受任何外界及電源不平衡的影響,只有電容器組三相容量發(fā)生不平衡時才會出現(xiàn),所以這種保護(hù)能準(zhǔn)確及時的發(fā)現(xiàn)電容器的早期故障,盡快的把故障電容器切除掉,避免爆炸事件的發(fā)生。

10KV無功自動補(bǔ)償裝置自掛網(wǎng)運行以來,歷經(jīng)無數(shù)次改進(jìn),形成了功能完備、運行可靠的新一代無功自動補(bǔ)償裝置,幾年的運行證明補(bǔ)償精度高、性能穩(wěn)定、保護(hù)可靠,是保障電能質(zhì)量,提高供電效益的必備設(shè)備之一。