10kV高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

劉孝平

摘 要：電網(wǎng)中的電氣設(shè)備和電動(dòng)機(jī)、變壓器等屬于既有電感又有電阻的電感性負(fù)載，電感性負(fù)載的電壓和電流的相量間存在著一個(gè)相位差，相位角的余弦COSφ即是功率因數(shù)，它是有功功率與視在功率之比即COSφ=P/S。功率因數(shù)是反映電力用戶(hù)用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度及用電管理水平的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，所以必須提高功率因數(shù)。我們把具有容性功率的裝置與感性負(fù)荷聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性裝置釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量，而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性裝置吸收能量，能量在相互轉(zhuǎn)換，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性裝置輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，這就是無(wú)功補(bǔ)償。通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償提高了功率因數(shù)，進(jìn)而改善電壓質(zhì)量、減少功率損耗和電能損耗，從而帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。文章以柳鋼藍(lán)資新材料50萬(wàn)噸/年凝石生產(chǎn)線(xiàn)10kV高壓無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)為例進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù)；無(wú)功補(bǔ)償；電壓；電能損耗；經(jīng)濟(jì)效益

1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?/p>

由上式可見(jiàn)，當(dāng)線(xiàn)路中的無(wú)功功率Q減少以后，電壓損失ΔU也就減少了。

1.5 以上各參數(shù)提高了，用戶(hù)的電費(fèi)開(kāi)支就減少了，降低生產(chǎn)成本

2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)

參照柳鋼藍(lán)資新材料50萬(wàn)噸/年凝石生產(chǎn)線(xiàn)10kV高壓系統(tǒng)圖及低壓設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，高壓系統(tǒng)圖如圖1。

2.1 無(wú)功補(bǔ)償容量的選擇

2.2 無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和補(bǔ)償容量、選用的電抗器型號(hào)等參數(shù)選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置的型號(hào)為：

TBB23-10-1800/100-2A；

TBB-并聯(lián)電容器成套補(bǔ)償裝置的代號(hào)；2-裝置布置電容器的列數(shù)；3-裝置布置電容器的層數(shù)；10-裝置額定電壓；1800-裝置額定容量（kvar）；100-單元電容器的額定容量（kvar）；2-單星形接線(xiàn)，電抗器接于電源側(cè)；A-開(kāi)口三角保護(hù)

3 無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝：

無(wú)功補(bǔ)償裝置立面布置圖如圖2。

無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)備材料清單如表1。

3.1 電抗器安裝

3.1.1 首先核對(duì)基礎(chǔ)是否與電抗器吻合，預(yù)埋件是否齊全。

3.1.2 把C相電抗器（及底層電抗器）固定在底座上，抬到電抗器基礎(chǔ)上，找正后底座與預(yù)埋件焊接牢靠。

3.1.3 再安裝B相和C相電抗器，注意不要碰壞支柱絕緣子，擰塑料螺母時(shí)不能用力太大。

3.1.4 電抗器的底座必須可靠接地，但不能構(gòu)成環(huán)路。

3.2 電容器組的安裝

3.2.1 電容器安裝前，先打開(kāi)包裝箱檢查各零部件及有關(guān)隨機(jī)文件是否齊全。

3.2.2 然后根據(jù)組裝圖對(duì)電容器支架進(jìn)行組裝，支架安裝整齊、美觀(guān)，接地良好。

3.2.3 按照出廠(chǎng)編號(hào)安裝電容器，嚴(yán)禁攀拉其套管，電容器排列整齊固定可靠，電容器的銘牌應(yīng)向外，以便檢查。

3.2.4 容器接線(xiàn)時(shí)不能只擰上面一個(gè)螺帽，用力過(guò)猛會(huì)損壞瓷套管，造成漏油。要用扳手把下面一個(gè)螺帽擰住，再擰上面一個(gè)螺帽。

3.2.5 電容器安裝完成后安裝電容器專(zhuān)用放電線(xiàn)圈，電容器安裝完成在送電前應(yīng)松開(kāi)排氣螺母，排除氣體。

3.3 母排制作、安裝

3.3.1 母排安裝前應(yīng)固定絕緣子，絕緣子安裝前應(yīng)進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)，合格后方能安裝。

3.3.2 廠(chǎng)家制作好的母排按照廠(chǎng)家組裝圖方能安裝，還有一些需現(xiàn)場(chǎng)制作。

3.3.3 母排安裝完成后應(yīng)刷明顯的相色漆，注意搭接部分先用膠布在搭接兩端包纏好，不能讓油漆進(jìn)入搭接部位。

3.4 網(wǎng)門(mén)安裝

3.4.1 根據(jù)組裝圖和裝箱清單進(jìn)行組裝，網(wǎng)門(mén)安裝應(yīng)用塑料隔板進(jìn)行隔離，不能構(gòu)成環(huán)路。

3.4.2 網(wǎng)門(mén)安裝各部件固定牢固，整齊、美觀(guān)。

3.4.3 網(wǎng)門(mén)應(yīng)有可靠接地，與接地干線(xiàn)連通。

3.5 輔助設(shè)備安裝

3.5.1 接地刀閘安裝

（1）接地刀閘安裝要保證操作機(jī)構(gòu)靈活、可靠。（2）接地刀閘用鍍錫軟絞線(xiàn)與接地干線(xiàn)可靠連接。

3.5.2 避雷器安裝

避雷器安裝前應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，合格后方能安裝，避雷器安裝時(shí)，三相的線(xiàn)芯不能碰在一起，更不能碰在支架上。

3.5.3 安裝電磁鎖、行程開(kāi)關(guān)、輔助開(kāi)關(guān)、端子箱等輔助設(shè)備。

3.5.4 安裝電容器上的高壓熔斷器，熔絲應(yīng)受到一定的拉力，保證熔斷時(shí)能脫落。熔管的方向與電容器方向一致，不能偏差太大。

3.6 電纜敷設(shè)、連接線(xiàn)安裝

3.6.1 根據(jù)廠(chǎng)家二次原理圖敷設(shè)電纜、接線(xiàn)，電纜在支架上固定牢靠，電纜接線(xiàn)時(shí)套上線(xiàn)號(hào)管，便于調(diào)試。

3.6.2 安裝放電線(xiàn)圈、避雷器的連接線(xiàn)。

3.6.3 電容器的中性點(diǎn)用鍍錫軟絞線(xiàn)連接，注意連接牢靠。

4 無(wú)功補(bǔ)償裝置的調(diào)試

（1）避雷器做直流耐壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)是否合格。

（2）高壓電纜絕緣電阻測(cè)量，做直流耐壓實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)是否合格。

（3）電容器組做工頻耐壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)是否合格。

（4）電容器專(zhuān)用放電線(xiàn)圈絕緣檢查，一次繞組的直流電阻測(cè)定，變比誤差檢查，做交流耐壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)是否合格。

（5）檢查二次控制線(xiàn)路，各連鎖信號(hào)是否正確，在高壓柜側(cè)進(jìn)行模擬分合閘，檢查是否實(shí)現(xiàn)連鎖。

5 無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行

無(wú)功補(bǔ)償裝置的一次原理圖如圖3：

5.1 受電前的檢查工作

5.1.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)的投入。根據(jù)《繼電保護(hù)定值通知單》中的定值在A(yíng)H5柜微機(jī)繼電裝置上輸入保護(hù)數(shù)據(jù)，投入系統(tǒng)的各操作電源、直流電源及信號(hào)電源。進(jìn)行繼電保護(hù)試驗(yàn)中，如繼電保護(hù)參數(shù)值數(shù)據(jù)與高壓系統(tǒng)實(shí)際工作性能有較大的偏差時(shí)，應(yīng)會(huì)同業(yè)主與設(shè)計(jì)人員共同修改，確定延時(shí)保護(hù)的時(shí)間應(yīng)能完全滿(mǎn)足工藝要求，跳合閘不靈敏的應(yīng)立即檢查斷路器的整機(jī)性能。

5.1.2 受送電前模擬實(shí)驗(yàn)。（1）在相應(yīng)的CT保護(hù)端加入模擬信號(hào)，進(jìn)行跳合閘試驗(yàn)，檢驗(yàn)繼電保護(hù)的靈敏性及可靠性。（2）進(jìn)行就地和后臺(tái)模擬分、合閘操作試驗(yàn)。（3）用三相調(diào)壓器在PT小母線(xiàn)上加100V電壓，分別檢查綜合保護(hù)裝置是否有電壓顯示。（4）對(duì)電容器柜AH5進(jìn)行模擬分、合閘。

5.1.3 外觀(guān)檢查。（1）柜內(nèi)外各設(shè)備安裝牢固，無(wú)缺損現(xiàn)象，柜內(nèi)母排應(yīng)安裝連接正確、牢固；（2）柜內(nèi)整理干凈，無(wú)任何遺留物、線(xiàn)頭、雜質(zhì)及短接線(xiàn)等；（3）柜內(nèi)線(xiàn)按設(shè)計(jì)圖紙正確連接，電流互感器二次側(cè)應(yīng)無(wú)開(kāi)路；（4）檢查高壓柜AH5斷路器均處于分閘狀態(tài)，且在檢修位置，機(jī)械狀態(tài)良好；（5）高壓柜盤(pán)面上的保護(hù)跳閘短接片正確連接或斷開(kāi)，各轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打在正確位置，指示燈及信號(hào)燈狀態(tài)正確，操作電源、控制電源正常；（6）高壓柜前后柜門(mén)應(yīng)全部鎖閉；（7）外部電纜連接正確、牢固，母線(xiàn)連接可靠、相色標(biāo)志清晰完整；（8）高壓開(kāi)關(guān)柜的接地刀閘均處于接地狀態(tài)，在送電前均應(yīng)把接地刀閘分?jǐn)唷?/p>

5.1.4 絕緣檢查。受電前用高壓搖表檢查高壓并聯(lián)電容器成套裝置及電纜的絕緣電阻應(yīng)符合要求。

5.1.5 接地檢查。所有高壓設(shè)備及元件的外殼、非帶電金屬、及設(shè)計(jì)要求接地的，其接地性能良好可靠。

5.2 高壓并聯(lián)電容器成套裝置受電

（由10kV高壓柜AH5向10kV高壓并聯(lián)電容器成套裝置送電。）

5.2.1 受電前準(zhǔn)備工作。（1）將10kV高壓柜AH5的斷路器手車(chē)搖出至試驗(yàn)位置；（2）將10kV高壓柜AH5的柜后蓋板封閉；（3）填

寫(xiě)受送電操作票，當(dāng)場(chǎng)明確并核對(duì)操作票受送電程序、步驟及要求。

5.2.2 受電范圍。10kV高壓并聯(lián)電容器成套裝置無(wú)隔離開(kāi)關(guān)，整套裝置一次受電。

5.2.3 10kV高壓并聯(lián)電容器成套裝置受電。（1）將檢查核對(duì)無(wú)誤后，斷開(kāi)高壓柜和后高壓并聯(lián)電容器成套裝置的接地刀閘，將AH5柜9806的斷路器由試驗(yàn)位搖至工作位，點(diǎn)合即分9806斷路器快速?zèng)_擊高壓并聯(lián)電容器成套裝置及電纜，觀(guān)察有無(wú)異常情況；（2）停止15分鐘后，再合9806斷路器，30秒后分?jǐn)噙M(jìn)行第二次沖擊，觀(guān)察有無(wú)異常情況；（3）停止15分鐘后，經(jīng)再次確認(rèn)正常后，再合9806斷路器，3分鐘后分?jǐn)噙M(jìn)行第三次沖擊，觀(guān)察有無(wú)異常情況，并記錄微機(jī)繼電裝置上電流數(shù)據(jù)；（4）沖擊實(shí)驗(yàn)完成后，合上9806斷路器，10kV高壓并聯(lián)電容器成套裝置投入運(yùn)行。

6 無(wú)功補(bǔ)償裝置的效益分析

6.1 功率因數(shù)明顯提高

在無(wú)功補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行前，功率因數(shù)只能達(dá)到0.85，無(wú)功補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行后，功率因數(shù)提高到0.98。

6.2 電壓有所提高

在無(wú)功補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行前，高壓柜母排相電壓為9.6kV，無(wú)功補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行后，高壓柜母排相電壓提高到為10.3kV，提高了設(shè)備的運(yùn)行條件。

6.3 提高設(shè)備的供電能力

由P=S·COSφ可以看出，當(dāng)設(shè)備的視在功率S一定時(shí)，如果功率因數(shù)COSφ提高，上式中的P也隨之增大，電氣設(shè)備的有功出力就提高了，工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率同時(shí)也就提高了。

6.4 降低電網(wǎng)中的功率損耗和電能損失

由公式可知當(dāng)有功功率P為定值時(shí)，負(fù)荷電流I與COSφ成反比，安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置后，功率因數(shù)提高，使線(xiàn)路中的電流減小，從而使功率損耗降低（ΔP=3I2R）。

6.5 電網(wǎng)中的功率損耗和電能損失減少了，用戶(hù)電費(fèi)開(kāi)支也就減少了，降低了生產(chǎn)成本。

7 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，無(wú)功補(bǔ)償裝置的投入，對(duì)提高功率因數(shù)、提高供電質(zhì)量、降低電能損耗等方面起到了很好的作用，更重要的是給我們帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在我國(guó)無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電力系統(tǒng)的重要性越來(lái)越受到重視，合理地投停使用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，對(duì)調(diào)整電網(wǎng)電壓、提高供電質(zhì)量、抑制諧波干擾、保證電網(wǎng)安全運(yùn)行都有著十分重要的作用。這里只是介紹了普通的小型無(wú)功補(bǔ)償裝置，很多大型鋼廠(chǎng)用的是靜止型無(wú)功補(bǔ)償裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)SVC，它采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度很快，它主要用于沖擊負(fù)荷如大型電爐煉鋼、大型軋機(jī)以及大型整流設(shè)備等，柳鋼第二棒線(xiàn)廠(chǎng)及柳鋼2032熱軋板帶廠(chǎng)就采用了SVC裝置。

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