探析變電站無功補(bǔ)償設(shè)備運行維護(hù)

馬璐瑤

摘要：當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率未能滿足供應(yīng)需求時，變電設(shè)備就難以使無功功率得到保障，從而難以提供自身正常工作時必要的電磁場，最終，變電設(shè)備不能按照額定條件繼續(xù)工作，引發(fā)故障問題?；诖耍饕獙⒆冸娬緹o功補(bǔ)償概念作為闡述視角，提出變電站無功補(bǔ)償設(shè)備的運維策略，以供業(yè)界人士參考。

關(guān)鍵詞：變電站;無功補(bǔ)償;設(shè)備;運行維護(hù)

1無功補(bǔ)償相關(guān)概念

1.1無功補(bǔ)償技術(shù)

保證電力系統(tǒng)中無功功率分配平衡的要求是系統(tǒng)無功電源所消耗的無功功率大于或等于負(fù)載設(shè)備消耗的無功功率與電網(wǎng)無功功率損耗之和。無功補(bǔ)償技術(shù)就是在電力系統(tǒng)中缺少無功功率的地方就近進(jìn)行補(bǔ)償，使電網(wǎng)電壓穩(wěn)定運行。最方便易行的方法就是安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，其作用主要有：降低變電站設(shè)備容量，減少電網(wǎng)線路中的無功功率損耗;穩(wěn)定用戶電壓，提高電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性;平衡變電站三相電能有功功率和無功負(fù)荷。

1.2無功補(bǔ)償配置原則

電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償配置需要做到科學(xué)、合理，如此才能夠使無功補(bǔ)償設(shè)備為電力系統(tǒng)補(bǔ)償無功功率，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。當(dāng)然，實現(xiàn)無功補(bǔ)償配置科學(xué)、合理，需要遵循以下原則：①節(jié)約電能原則。因為無功補(bǔ)償過程以無能量消耗為主，這就要求無功補(bǔ)償配置注意節(jié)約電能，如此才能促使無功補(bǔ)償可以在電力系統(tǒng)運行中充分發(fā)揮作用。②強(qiáng)化電力系統(tǒng)及用戶的功率因素。之所以要求無功補(bǔ)償配置過程中強(qiáng)化電力系統(tǒng)及用戶的功率因素，主要是為了更好的調(diào)整電壓，使無功補(bǔ)償設(shè)備和調(diào)壓設(shè)備可以高效運用，為有效補(bǔ)償電力系統(tǒng)無功功率創(chuàng)造條件。

1.3無功補(bǔ)償類型和裝置

1.3.1電容器和濾波器

應(yīng)用最早的無功補(bǔ)償方式是安裝并聯(lián)電容器和LC無源濾波器，這種模式設(shè)備簡單、安裝操作方便，除了能對電網(wǎng)中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償外，還可以有效抑制諧波的產(chǎn)生，因此在早期的無功補(bǔ)償技術(shù)中是應(yīng)用最廣泛的類型。但隨著變電站等級的提升，人們發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電容器和LC無源濾波器受到電網(wǎng)阻抗特性以及運行狀態(tài)的影響越來越大，設(shè)備間常出現(xiàn)并聯(lián)諧振現(xiàn)象，雖然能有效抑制諧波，但諧波電流也相應(yīng)增大，電容很可能被擊穿;同時這種模式對無功功率的補(bǔ)償無法實現(xiàn)無級連續(xù)調(diào)節(jié)，一旦電網(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大幅度變化，導(dǎo)致補(bǔ)償?shù)臒o功功率不穩(wěn)定，因此如今這種模式只應(yīng)用于固定頻率或靜態(tài)無功功率的補(bǔ)償中。

1.3.2同步調(diào)相機(jī)

同步調(diào)相機(jī)也是較早應(yīng)用于變電站無功補(bǔ)償?shù)难b置，它與空載同步發(fā)電機(jī)的作用相同。當(dāng)電力系統(tǒng)過勵磁運行時，它就是一個無功電源，為系統(tǒng)提供無功功率，保證電壓穩(wěn)定;當(dāng)系統(tǒng)欠勵磁運行時，它又變成了一個負(fù)載設(shè)備，消耗電力系統(tǒng)中多余的無功功率，保證電壓穩(wěn)定。

為了保證裝置實現(xiàn)無級平滑調(diào)節(jié)，通常為同步調(diào)相機(jī)增加一個自動勵磁調(diào)節(jié)裝置，這樣電力系統(tǒng)的電壓升降對無功功率的分配就不會有顯著影響，即使系統(tǒng)出現(xiàn)電力故障，也能保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。同步調(diào)相機(jī)缺點是設(shè)備龐大，噪聲較大，有功損耗，不利于運行維護(hù)，目前同步調(diào)相機(jī)只出現(xiàn)在一些電網(wǎng)容量大的變電站場合中。

1.3.3靜止補(bǔ)償器

這類補(bǔ)償裝置是如今電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹髁髟O(shè)備，主要包括靜止無功補(bǔ)償器和靜止同步補(bǔ)償器兩種類型。靜止無功補(bǔ)償器是由電抗器與電容器并聯(lián)組成的補(bǔ)償裝置，電抗器由可控硅晶閘管來控制開關(guān)，能跟隨快速移動的負(fù)荷迅速變動，實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)無功功率大小、方向的目的，運行可靠性較高，缺點是晶閘管本身是不可控的，補(bǔ)償能力被削弱，沒有很好地解決諧波問題，若設(shè)備過多，還可能引起系統(tǒng)振蕩。靜止同步補(bǔ)償器較好地解決了上述問題，它采用的是新一代的晶體管和晶閘管，能自主控制開關(guān)動作，其調(diào)節(jié)控制速度顯著加快，能顯著提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2變電站無功補(bǔ)償設(shè)備的運行維護(hù)策略

2.1嚴(yán)格監(jiān)控運行電流、電壓、溫度

之所以對電容器的運行電壓、電流、溫度進(jìn)行嚴(yán)格的、密切的控制，主要是避免變電站在正常運行的過程中，若出現(xiàn)電容器的電場強(qiáng)度增大，將會使電壓偏離額定電壓值，相應(yīng)的變電站就會受到影響。所以，有效控制電容器的運行電壓、電流、溫度是非常必要的。對于電容器的運行電壓、電流、溫度的嚴(yán)格監(jiān)控是根據(jù)國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)來控制電容器組，促使電容器組可以安全穩(wěn)定的運行。如若電容器的絕緣介質(zhì)是在較強(qiáng)的電場中運行，則需要對電容器的溫度予以控制，降低其溫度。

2.2嚴(yán)格控制諧波和繼電保護(hù)

無功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用效果，可以促使電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定高效的運行。但無功補(bǔ)償設(shè)備若應(yīng)用不佳，將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備損壞。如諧波電流被電容器直接補(bǔ)償，進(jìn)而引起諧波過大，將會導(dǎo)致自動開關(guān)、接觸器、繼電器等供電設(shè)備受損。因此，為了保證變電站無功補(bǔ)償設(shè)備可正常、有效運行，加強(qiáng)諧波和繼電保護(hù)控制也是非常必要的。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)每年測量一次諧波，并定期檢查相關(guān)器件，以此來確定諧波是否異常，如若異常將采取適合的措施加以處理和控制。而對繼電保護(hù)裝置的嚴(yán)格控制，應(yīng)當(dāng)定期或不定期的開展監(jiān)測工作，及時查找出繼電保護(hù)裝置是否存在故障，以此來保障繼電護(hù)護(hù)裝置長時間有效應(yīng)用。

2.3制定無功設(shè)備運行及維護(hù)規(guī)章制度

確保變電站無功補(bǔ)償設(shè)備運行維護(hù)效果良好，應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)的規(guī)章制度，使其對設(shè)備運行維護(hù)工作予以約束，提高無功補(bǔ)償設(shè)備運行維護(hù)效果。無功設(shè)備運行及維護(hù)規(guī)章制度的制定應(yīng)注意以下幾方面。其一，值班人員要如實記錄無功補(bǔ)償設(shè)備的運行情況。其二，定期檢查無功補(bǔ)償設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的安全隱患。其三，對電容器電容和熔斷器進(jìn)行檢查，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來確定設(shè)備是否存在不足，進(jìn)而對其予以有效優(yōu)化。

結(jié)語

總而言之，變電站電力系統(tǒng)無功功率得不到滿足，很可能引發(fā)故障問題發(fā)展。主要是電力系統(tǒng)無功功率不足，將無法保障變電設(shè)備的無功功率，那么變電設(shè)備將無法為自身正常工作提供必要的電磁場，這將會影響變電設(shè)備的正常應(yīng)用，致使故障問題發(fā)生。所以，注意變電站無功補(bǔ)償設(shè)備運行維護(hù)是非常必要的，確保電力系統(tǒng)無功功率得到滿足。

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