變電站無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行維護(hù)策略研討

武海霖

摘 要：在電力系統(tǒng)中，變電站中含有大量的非線性電力電子裝置，電力系統(tǒng)中無功和諧波的問題也逐漸明顯。大量大功率的電力電子設(shè)備運(yùn)行時，會消耗大量的有功功率，還要吸收大量的無功功率，會導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓波動、三相不平衡等現(xiàn)象。諧波的產(chǎn)生會降低電網(wǎng)供電的電能質(zhì)量，還會在很大程度上降低電網(wǎng)的安全性和可靠性。因此，無功補(bǔ)償以及諧波治理措施就顯得尤為重要，無功補(bǔ)償裝置應(yīng)運(yùn)而生，在提高電網(wǎng)供電電能的質(zhì)量以及可靠性有著重要意義。目前，主要使用的是無功補(bǔ)償?shù)姆绞?，這樣不僅可以減少電能的損耗，同時也減少了相應(yīng)的成本，更好的提升了電能傳輸?shù)馁|(zhì)量。此外，要對無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)管理進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，如果沒有得到相應(yīng)的維護(hù)，不僅達(dá)不到無功補(bǔ)償，還降低了能耗，電力系統(tǒng)會對電能的傳輸造成干擾。以下將對變電站無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)策略進(jìn)行分析，更好的促進(jìn)變電站無功補(bǔ)償設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電站;無功補(bǔ)償;運(yùn)行維護(hù)策略

目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各個行業(yè)對電力都有著強(qiáng)大的需求，對供電、配電質(zhì)量也有了較高的要求。然而，我國電力時期的發(fā)展相對比較晚，雖然發(fā)展的相對比較快，但是在其中還是存在一些問題。例如，變電站中經(jīng)常會存在供電電壓質(zhì)量較差、功率的因數(shù)比較低及不合理的分配無功功率等情況。因此，我們要對運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，研究出有效的維護(hù)策略并對此加以完善，避免會出現(xiàn)安全問題。

1 無功補(bǔ)償概念

1.1 無功補(bǔ)償原理

無功補(bǔ)償主要是利用在負(fù)荷端配置適當(dāng)?shù)臒o功電源，為負(fù)載提供無功功率，減少無功功率在電力系統(tǒng)中的流動，降低輸送過程中因無功功率造成的電能損耗，提高輸送效率。例如，通過對電容等設(shè)備的相關(guān)設(shè)置，進(jìn)而提高電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行水平。無功補(bǔ)償?shù)闹饕硎牵涸陔娐分型ㄟ^利用電容和電感產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、電容電場以及電感磁場，使一段時間內(nèi)從電源吸收來的電能與電源返回電量相等。同時，電能在傳遞的過程中，平均的功率等于零，即能量消耗是零。因此，為建立感應(yīng)磁通以及交變磁場，所需要的電功率就叫做“無功功率”。

1.2 無功補(bǔ)償技術(shù)

一般來說，無功功率的分配要保證電力系統(tǒng)無功電源消耗的無功功率大于負(fù)載設(shè)備的無功功率與電網(wǎng)無功功率損耗的總和。在電力系統(tǒng)中，無功功率缺少就要在就近進(jìn)行補(bǔ)償，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。安裝無功補(bǔ)償設(shè)備主要是為了在電網(wǎng)中減少無功功率的消耗，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，提升供電效率，改善供電環(huán)境，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 變電站無功補(bǔ)償設(shè)備裝置

2.1 同步調(diào)相機(jī)

同步調(diào)相機(jī)工作原理與空載同步發(fā)電機(jī)比較類似，主要是使用在早期的變電站無功補(bǔ)償裝置中。在電力系統(tǒng)中，如果處于過勵磁運(yùn)行的現(xiàn)象，同步調(diào)相機(jī)可能會被看做是一個提供無功功率的無功電源，使系統(tǒng)的電壓維持在制定的范圍之內(nèi);電力系統(tǒng)處于欠勵磁的現(xiàn)象，那么同步調(diào)相機(jī)就是一個多余的負(fù)載設(shè)施，這樣可以使系統(tǒng)的電壓比較穩(wěn)定。同步調(diào)相機(jī)的特點(diǎn)有損耗量較大、工作噪聲大、設(shè)備的體積也較大，這些特征給系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)造成不便。

2.2 靜止補(bǔ)償器

靜止補(bǔ)償器目前是最常用的無功補(bǔ)償設(shè)備，主要分為靜止無功補(bǔ)償和靜止同步補(bǔ)償兩種類別。靜止無功補(bǔ)償器是通過并聯(lián)電容器和電抗器，可控硅晶閘管是電抗器的控制開關(guān)，對無功功率的具體方向及大小進(jìn)行有效的調(diào)整，更好的提升系統(tǒng)中運(yùn)行的速度，硅晶閘管自身存在了一定的不足，那就是不能從實(shí)際的角度來解決諧波震蕩問題，甚至?xí)斐烧麄€系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。靜止同步補(bǔ)償主要使用的是新型的晶體管，對可控性的開關(guān)加以實(shí)現(xiàn)，對諧波震蕩現(xiàn)象加以改善，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3 濾波器和電容器

最早的無功補(bǔ)償技術(shù)是依靠并聯(lián)電容器和LC濾波器，就有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，不僅能無功功率補(bǔ)償，對抑制諧波也有一定的作用，所以這種無功補(bǔ)償技術(shù)在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。但是，隨著變電站設(shè)備電壓等級的提高，電容器和LC濾波器會受電網(wǎng)阻抗性的影響，設(shè)備之間經(jīng)常會出現(xiàn)并聯(lián)諧振的情況，盡管可以對諧波進(jìn)行控制，但是諧波電流比較大，電容容易被擊穿。同時，無功功率補(bǔ)償也不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，倘若電網(wǎng)電壓出現(xiàn)陡升或陡降，通過并聯(lián)電容的電流也會隨之發(fā)生改變，導(dǎo)致無功功率的補(bǔ)償不穩(wěn)定。因此，這種補(bǔ)償方式現(xiàn)在僅主要適用于靜態(tài)無功功率補(bǔ)償。

3 變電站無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行維護(hù)策略研究

3.1 對電流、溫度及電壓嚴(yán)格的監(jiān)測

為了了解好變電站無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行狀況，就需要對電壓、電流及溫度等參數(shù)進(jìn)行及時的監(jiān)控，同時對其準(zhǔn)確的測量，做到問題早發(fā)現(xiàn)早處理，這些監(jiān)測具有重要的意義。為了避免出現(xiàn)小誤差，導(dǎo)致大問題，就要學(xué)會防患未然，在問題發(fā)生之前就要做好監(jiān)測工作，特別是對于設(shè)備老化、電壓過高等問題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，同時做好監(jiān)測工作，將可以控制的方面進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，這樣才可以降低事故發(fā)生的風(fēng)險，這樣才可以在穩(wěn)定的情況下，有效的實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的效益，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)囊饬x，促進(jìn)變電站工作的順利進(jìn)行。

3.2 健全設(shè)備管理制度，明確管理人員責(zé)任

管理水平和設(shè)備質(zhì)量的提升離不開健全的管理制度。從設(shè)備的采購、安裝、維護(hù)等方面要建立健全管理制度，將工作制度化、標(biāo)準(zhǔn)化。定期檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，切實(shí)做好設(shè)備運(yùn)行、維修記錄，跟蹤好設(shè)備運(yùn)行狀況，尤其對投運(yùn)較早的設(shè)備要重點(diǎn)檢查。在平時的維護(hù)檢查過程中要多總結(jié)經(jīng)驗，盡量使維護(hù)工作標(biāo)準(zhǔn)化，流程明確化。另外，要切實(shí)落實(shí)設(shè)備責(zé)任制，明確各無功設(shè)備對應(yīng)管理人員，明確管理責(zé)任和義務(wù)，完善相應(yīng)考核制度，調(diào)度設(shè)備管理人員積極性，提高無功補(bǔ)償設(shè)備的管理維護(hù)水平。

3.3 無功補(bǔ)償裝置的諧波保護(hù)

無功補(bǔ)償設(shè)備在靜止補(bǔ)償器中，晶閘管會消耗功率，進(jìn)而產(chǎn)生諧波。諧波會產(chǎn)生畸變電流，會增加電力系統(tǒng)中設(shè)備的附加損耗，甚至引起電力系統(tǒng)中過電壓或過電流，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅。因此，就需要制定相應(yīng)一系列減少諧波的措施。減少諧波首先要及時發(fā)現(xiàn)諧波，這就需要敏感度較高的傳感器，及早發(fā)現(xiàn)諧波的發(fā)生時間，及時采取應(yīng)對措施。可以在無功補(bǔ)償設(shè)備中的電容和電感安裝適當(dāng)?shù)娜劢z進(jìn)行保護(hù)，倘若設(shè)備出現(xiàn)故障，可以根據(jù)熔絲熔斷狀況找出線索，進(jìn)行維修，這樣也減少了電力設(shè)備故障的時間。因此，控制諧波最主要的措施就是安裝合適的傳感器，對出現(xiàn)的諧波數(shù)量及種類進(jìn)行及時的監(jiān)控，這樣可以及時的發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中出現(xiàn)不健康的設(shè)備，并采用相應(yīng)的措施，將諧波的危害降至最低。另外，由于受到諧波的干擾，容易出現(xiàn)電壓不穩(wěn)的現(xiàn)象，使電能質(zhì)量下降，降低電氣設(shè)備使用壽命甚至損壞設(shè)備，情況嚴(yán)重也會影響電網(wǎng)安全引發(fā)事故。所以也要加強(qiáng)對高低壓保護(hù)的重視，做好相應(yīng)保護(hù)，做好監(jiān)控，及時檢查，避免出現(xiàn)此類問題。

3.4 無功設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)的開展要規(guī)范

3.4.1 常規(guī)巡視

測井被喻為地質(zhì)家的“眼睛”，是認(rèn)識和識別油氣層的重要手段。換句話說，就是通過聲、電、核磁等技術(shù)手段與地層進(jìn)行對話，聽懂地層深處的語言—測井曲線。

3.4.2 特殊巡視

特殊巡視主要從以下幾個方面進(jìn)行：（1）對溫度監(jiān)測要進(jìn)行加強(qiáng)，保證環(huán)境溫度可以滿足無功設(shè)備的正常運(yùn)行;（2）如果遇到天氣特殊的情況，比如雷電、大霧等天氣過后，要對放電裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行重點(diǎn)檢查;（3）檢查接地系統(tǒng)時，要對是否存在異常諧波進(jìn)行重點(diǎn)檢查;（4）如果出現(xiàn)其他突發(fā)狀況，如果有必要應(yīng)該增加巡查的次數(shù)。

4 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償作為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段，對減少低壓線損、確保持續(xù)穩(wěn)定供電起著重要作用。因此，無功補(bǔ)償裝置的穩(wěn)定運(yùn)行就顯得尤為重要，所以要對無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)加以重視，不斷提高無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理水平。