特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置

李鑫

摘要：電源對(duì)于我們現(xiàn)在的生活是非常重要的，我們無時(shí)無刻都離不開它，不論是在生活中還是工作中，都會(huì)受到它的控制。由于電力能源的需求量在不斷的增加，我們在提倡綠色生活的同時(shí)，還要解決影響電網(wǎng)內(nèi)部的問題。尤其是無功補(bǔ)償?shù)那闆r，因?yàn)椴徽撌请妷旱姆€(wěn)定性還是線路中存在的損耗情況都會(huì)受到它影響。所以我國的電網(wǎng)部門非常重視無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)研究和裝置應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：特高壓;變電站;無功補(bǔ)償

1 前言

特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置主要由兩部分構(gòu)成，分別為并聯(lián)電容器與并聯(lián)電抗器。對(duì)于特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置在電壓方面，進(jìn)行多次的實(shí)驗(yàn)證明，最終確定在110kv的等級(jí)，裝置內(nèi)部的電容在系統(tǒng)專業(yè)性分析后也調(diào)整為210Mvar。特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置在接線形式及故障保護(hù)等方面需要大量技術(shù)作為支撐，這其中有較多是我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)的。

2 無功補(bǔ)償?shù)亩x及特點(diǎn)

2.1 無功功率本質(zhì)

無功功率只存在能量的傳遞，不存在能量的消耗。

2.2 無功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝維護(hù)，適用于額定電壓220/380V。（2）實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償功能。（3）既可實(shí)現(xiàn)三相共補(bǔ)，也可實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償。（4）兼具手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能，投切無涌流。實(shí)時(shí)指示當(dāng)前電容器工作狀態(tài)和當(dāng)前電網(wǎng)各狀態(tài)參量。（5）能夠改善電能質(zhì)量，減小電壓波動(dòng)，額定負(fù)載下，補(bǔ)償后功率因數(shù)可達(dá)0.98以上。

3 主要功能

（1）控制方式：無功功率控制，功率因數(shù)限制。（2）在額定負(fù)載時(shí)，可以將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.98以上，不會(huì)產(chǎn)生過補(bǔ)。（3）具有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種操作方式。（4）兼具有平衡負(fù)載補(bǔ)償（三相補(bǔ)償）和不平衡負(fù)載補(bǔ)償（混合補(bǔ)償）兩種補(bǔ)償功能。（5）復(fù)合開關(guān)控制，無涌流。（6）程序控制投切電容器組，使電容器的工作時(shí)間基本相同，延長電容器使用壽命。（7）過零投入、過零切除，無沖擊電流，無操作過電壓。（8）具有過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、缺相保護(hù)、溫度保護(hù)、諧波保護(hù)等功能。（9）顯示電容器組運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)和告警信息等。

4 系統(tǒng)工作原理

控制器對(duì)電網(wǎng)電壓，電流進(jìn)行交流采樣，實(shí)時(shí)計(jì)算電壓有效值，有功功率，無功功率，功率因素等采樣參數(shù)。以無功功率作為無功補(bǔ)償?shù)耐肚幸罁?jù)，發(fā)出對(duì)各個(gè)補(bǔ)償電容器的投切命令，并通過光藕輸出12V電平信號(hào)到復(fù)合開關(guān)，復(fù)合開關(guān)實(shí)現(xiàn)過零投切。控制器對(duì)投切后的電壓電流進(jìn)行交流采樣計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷是否達(dá)到電網(wǎng)要求，并做下一步的命令動(dòng)作準(zhǔn)備。

5 特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)原則

5.1 電壓原則

特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置在電壓的設(shè)計(jì)中原定為132kv，提出該項(xiàng)數(shù)據(jù)的原因是因?yàn)殡妷禾嵘娏鲾?shù)據(jù)就可以適當(dāng)減低，這樣裝置在實(shí)際使用中就可以使用我國向他國出口的產(chǎn)品。但是，我國電力系統(tǒng)的電壓管理中國并沒有該等級(jí)的電壓數(shù)值，想要將電壓設(shè)計(jì)為132kv就需要將配電裝置全部重新設(shè)計(jì)，我國電力系統(tǒng)的相關(guān)文件中要求如果配電裝置電壓進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，需要重新建立相關(guān)的管理制度及安全標(biāo)準(zhǔn)，這樣就會(huì)帶出一系列的電力問題。因此在多次研究中最終確認(rèn)電壓為110kv，我國的電力系統(tǒng)中有110kv的電壓等級(jí)，并且在實(shí)際運(yùn)行及管理方面已經(jīng)有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

5.2 容量原則

特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置中的設(shè)備間使用的是分組容量形式，最開始設(shè)計(jì)的容量值為240Mvar，但是這種容量在于110kv電壓共同運(yùn)行的情況下，回路電力與額定電流在相互協(xié)同運(yùn)行中存在一定難度，經(jīng)過科研人員多次調(diào)整計(jì)算，最終將容量調(diào)整為210Mvar，這樣容量在于電壓協(xié)同工作中就不會(huì)造成電流的不協(xié)調(diào)運(yùn)行，保證特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.3 中性點(diǎn)接地形式

5.3.1 直接接地形式

使用直接接地形式最大的好處就是我國已經(jīng)有相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)可以進(jìn)行參考。我國在110kv電壓等級(jí)建設(shè)中使用的接地形式主要就是直接接地，對(duì)于設(shè)備的絕緣性及重要參數(shù)方面都可以直接在已經(jīng)設(shè)計(jì)成型的產(chǎn)品中選擇，并且這些產(chǎn)品在供貨及售后方面都可以進(jìn)行保證。直接接地形式使用中也會(huì)出現(xiàn)一些問題，如果帶相接地放生故障時(shí)，裝置開關(guān)馬上就會(huì)發(fā)生跳閘情況，并且跳閘的次數(shù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不接地方式多。無功補(bǔ)償裝置變壓器中具有一個(gè)特殊點(diǎn)就是在第3組中沒有接地點(diǎn)，使用連接的是變壓器，如果這個(gè)變壓器出現(xiàn)問題就需要重新對(duì)于裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，增加了裝置設(shè)計(jì)中的成本。

5.3.2 不接地形式

使用不接地形式最大的好處就是裝置內(nèi)的特殊變壓器沒有中性接點(diǎn)，并且在實(shí)際操作中已經(jīng)具有一定經(jīng)驗(yàn)。不接地形式在實(shí)際設(shè)計(jì)中不需要安裝具有過渡性質(zhì)的變壓器，大大降低了無功補(bǔ)償裝置的經(jīng)濟(jì)成本，在電力系統(tǒng)的規(guī)定中，不接地形式的電力系統(tǒng)單相方面發(fā)生故障可以在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)不退出運(yùn)行，這樣方便裝置維修人員對(duì)于故障的查找。不接地形式在實(shí)際使用中也存在一些問題，例如斷路器中的電流情況難以掌握。

6 特高壓變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置中的并聯(lián)電容器

6.1 電容器接線方式

特高壓變電站所使用的電容器組具有容量較大、電容器單臺(tái)數(shù)較多的特點(diǎn)，根基安全設(shè)計(jì)第一的原則，傳統(tǒng)的雙星、單星、多星接線方式已經(jīng)并不適用了，在多次研究后確認(rèn)使用接線的方式為每相雙橋差接線形式。每相雙橋差接線方式可以提升裝置在實(shí)際運(yùn)行中的安全穩(wěn)定指數(shù)，保證保護(hù)動(dòng)作的靈活性。每相雙橋差接線方式在我國電力系統(tǒng)中是第一次使用，國際中也并沒有使用記錄，因此在實(shí)際操作中并沒有經(jīng)驗(yàn)可以參考。使用這種接線方式是因?yàn)殡娙萜鞯奶厥庑再|(zhì)。

6.2 保護(hù)形式

對(duì)于無功補(bǔ)償裝置中的電容器保護(hù)要求為：對(duì)于電容器中的每一個(gè)個(gè)體都應(yīng)該擊穿，在電容器內(nèi)電壓可承受的范內(nèi)，將存在安全故障的元件停運(yùn)。因此對(duì)于電容器的保護(hù)方式主要分為三種，分別為內(nèi)熔絲、外熔斷器、內(nèi)熔絲動(dòng)作隔離。無功補(bǔ)償裝置中的電容器是由多個(gè)個(gè)體組成的，在實(shí)際運(yùn)行只能怪需要協(xié)同工作，也需要單獨(dú)運(yùn)行，因此將單個(gè)或者整體電容器故障元件擊穿也是經(jīng)常發(fā)生的事情，能夠出現(xiàn)一個(gè)電容器的故障，但是絕對(duì)不能出現(xiàn)因一個(gè)電容器影響這個(gè)電容器組運(yùn)行的問題，這樣會(huì)嚴(yán)重影響電容器組的運(yùn)行。

7 無功補(bǔ)償裝置中的并聯(lián)電抗器裝置

7.1 接線方式

并聯(lián)電抗器裝置所使用的接線方式還是傳統(tǒng)的單星形不接地方式，這種接線方式與電壓為66kv一下的電抗器接線形式完全一樣，并沒有什么特殊性。

7.2 安裝布置

對(duì)于電抗器的安裝布置主要有兩種形式，分別為垂直疊裝和水平并放。垂直疊裝安裝方式需要在繞組間添加絕緣支撐裝置，這種裝置的缺點(diǎn)就是高度較高，支撐裝置需要將電抗器的重量全部承受，對(duì)于機(jī)械強(qiáng)度的要求較為嚴(yán)苛，增加了電抗器的經(jīng)濟(jì)成本。選擇水平并放的安裝形式，對(duì)于支撐裝置的機(jī)械強(qiáng)度要求便沒有那么嚴(yán)苛，甚至可以取消支撐裝置，但是這種安裝方式對(duì)于場地有一定的要求，無功補(bǔ)償裝置中的體積需要適當(dāng)增加，讓電抗器水平可以進(jìn)行安裝并留有空間。

參考文獻(xiàn)：

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