無功補償裝置的研究

趙昌齡大慶煉化公司機電儀廠

無功補償裝置的研究

趙昌齡
大慶煉化公司機電儀廠

摘要：在超高壓變電站中，35kv的補償裝置是變電站中調(diào)節(jié)電壓的重要保護裝置，其在維持電網(wǎng)穩(wěn)定和安全方面有著十分重要的作用和意義，其也是變電站中運行環(huán)境最為復(fù)雜的而系統(tǒng)之一。在電力系統(tǒng)運行過程中，由于35kv電力系統(tǒng)中存在好多種的無功補償裝置，其切換的十分頻繁和復(fù)雜。因此，無功補償裝置在云心過程中經(jīng)常會承受操作過程中的過電壓和過電流的影響而出現(xiàn)問題。本次研究以500kv變電站無功補償裝置為研究對象，對裝置運行過程中存在的幾個問題進行了分析和說明，希望通過本次研究對更好的保證無功補償裝置的健康運行有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：變電站；無功補償裝置；研究

最近幾年，在我國的各大電網(wǎng)系統(tǒng)中，多次發(fā)生了點電站低壓側(cè)無功補償裝置出現(xiàn)嚴(yán)重的障礙而導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故的發(fā)生，通過對這些事故進行分析和研究發(fā)現(xiàn)在無功補償裝置的設(shè)計參數(shù)的選擇、設(shè)備結(jié)構(gòu)選擇以及設(shè)備材料和工藝和安裝過程中存在多種問題，因此，在對無功補償裝置進行維護過程中應(yīng)該高度重視占這方面的問題。從提高設(shè)備安全運行的角度出發(fā)，有必要對無功補償裝置的運行問題進行有效的分析，進而提出相應(yīng)的解決對策，從而更好的保證電力系統(tǒng)運行的安全。

1、設(shè)計選用的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

1.1無功補償裝置的額定電流選擇存在混亂

在變電站無功補償裝置進行選擇和規(guī)劃過程總，并聯(lián)的電抗器裝置在設(shè)置過程中沒有有效的進行統(tǒng)一，設(shè)置呈現(xiàn)多樣化的現(xiàn)象，這種問題存在就導(dǎo)致了額定電流選擇存在很大的混亂性，使得整個絕緣裕度不斷降低。在500kv的變電站中，以變電站的在運三相容量一般為60Mavr的68組的35kv的電壓等級并聯(lián)抗電器為為例。在設(shè)備運行過程中，其電流的大小一般分為以下幾種，一種是1019A，有13組，一種是1004A，有27組，最后一種是989.7A，有28組，在選擇電抗器過程中，同一個電壓等級并聯(lián)電抗器額定電流存在明顯差異的主原因是因為是在設(shè)備選型過程中，額定電壓選擇了不同的類型。在選擇過程中存在不同是三個檔位，通過詳細的計算之后，就是上述的三種不同的電流。在對無功補償裝置時間設(shè)計的數(shù)據(jù)進行分析時發(fā)展，設(shè)計人員在對無功補償裝置額定電流計算過程中存在一定的問題。設(shè)計人員在計算無功補償裝置的額定電流過程中多數(shù)都采用的是I=Q/U的計算公式進行計算，這種選取方式本身沒有錯誤，但是在計算過程中，對電壓U的取值大小存在含糊不清的現(xiàn)象，在設(shè)計過程中如果計算后，選擇的額定電壓選取的數(shù)值偏低，當(dāng)設(shè)備中運行的電壓高于額定電壓之后，設(shè)備中的電流就會高于額定電流，從而大導(dǎo)致設(shè)備的熱穩(wěn)定裕度下降，在對國內(nèi)電力系統(tǒng)中多次電力故障進行分析顯示，事故的原因很多都是計算錯誤導(dǎo)致的。根據(jù)國家頒布實施的物質(zhì)采購標(biāo)準(zhǔn)，對35kv的電壓等級并聯(lián)電抗器額定電壓進行了明確了規(guī)定，其容量分別為10Mavr、15Mavr和20Mavr三個檔位。與其相對應(yīng)的幾個額定電流氛圍是494.9A、742.3A以及989.7A三個。對于新建或者改變的無功補償系統(tǒng)中，在設(shè)計和選擇過程中，應(yīng)該全面嚴(yán)格對系統(tǒng)的承受能力和設(shè)備的容量進行明確的計算，嚴(yán)格按照國家電網(wǎng)中額要求選擇合適的設(shè)備，這樣才能保證設(shè)備在生產(chǎn)過程中預(yù)留合適的絕緣裕度，從而有效降低故障的發(fā)生概率。

1.2串聯(lián)電抗器串抗率設(shè)計存在混亂的現(xiàn)象

目前，通過對各個變電站無功補償裝置線路運行過程中電磁暫態(tài)盡心方針計算，發(fā)現(xiàn)在在對無功補償準(zhǔn)線路串抗率進行選擇過程中存在不少的誤區(qū)，首先，相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范認(rèn)為，當(dāng)串聯(lián)的電抗器僅僅適用于限制合閘涌流時，電抗率應(yīng)該選擇在0.1％～1.0％左右；其次，多數(shù)的設(shè)計人員在設(shè)計過程，在選擇串抗率過程中，都不會對線路的實際諧波含量進行有效的考慮和分析，因此在選擇過程中就會選擇串抗率在6％～12％之間。在電力系統(tǒng)中，串聯(lián)的電抗器有著顯著的合閘限制電流的作用，而增強電路中中額電抗率能夠有效的降低電容器合閘的電流，但是當(dāng)串聯(lián)的電抗器是主要應(yīng)用于是合閘涌流時，串抗率選擇0.％～1.0％數(shù)值還是比較小的，需要在仿真實驗中進一步的進行計算和驗證。當(dāng)無功補償線路沒有采用可以控制的硅斷路器時，線路中的三次諧波的含量是比較低，這時主要會考慮五次以上諧波的放大作用。而當(dāng)無功補償線路中存在了可控的硅斷路器之后，且在遠方還有供電的變壓器，這時線路中的三次諧波的含量會持續(xù)升高落實，這時就應(yīng)該根據(jù)線路中實際測量的諧波含量而選擇合適的串抗率。

2、無功補償運行與質(zhì)量問題

2.1發(fā)熱

在無功補償裝置運行過程中，發(fā)熱問題一直是該裝置常見的問題之一，出現(xiàn)無功裝置發(fā)熱問題的原因是多種的，主要是因為線路接頭連接不緊，接觸面出現(xiàn)了銹蝕以及設(shè)備的質(zhì)量不佳等原因引起的。

2.2鼓肚現(xiàn)象

在所有的電容器設(shè)備故障過程中，鼓肚故障占據(jù)的比例是十分大的。一般情況下，油箱會隨著溫度的變化而發(fā)生顯著的熱脹冷縮現(xiàn)象，但是當(dāng)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部放電之后，絕緣油就會產(chǎn)生大量的氣體，在氣體的沖擊之下，油箱壁就會出現(xiàn)變形，從而就形成了鮮明的鼓肚現(xiàn)象。對于發(fā)生了鼓肚現(xiàn)象的電容器一般不能修復(fù)，只能將其拆下，更換全新的電容器。在電容器運行過程中，造成其出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象的主要原因還是因為設(shè)備的質(zhì)量問題，例如絕緣紙質(zhì)量不高，浸溶液不是吸氣性的電容器油。此外，在設(shè)計過程中還沒有合格的凈化處理條件，再加上設(shè)計過程中對指標(biāo)的要求過高以及工作場所選擇性高，降低了產(chǎn)品在糕點廠下運行的安全性，很容易導(dǎo)致電容器出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象甚至出現(xiàn)電容器被擊穿的現(xiàn)象是。在實際的運行過程中，電容器元件被擊穿的部位多是都是發(fā)生在電極的邊緣、引線和極板接觸的地方，這些地方的電場強度都比較高，很容易發(fā)生局部放電現(xiàn)象。此外，運行過程中電壓過高或者開關(guān)重燃引起的操作過程中出現(xiàn)過電壓也會在局部產(chǎn)生較強的放電現(xiàn)象，很容易造成電容器被擊穿的現(xiàn)象。

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