10KV無功自動補償裝置

[摘 要]10KV無功自動補償成套裝置通過自動跟蹤負荷變化對電網進行無功補償,同時又能自動調壓,能有效解決遠距離輸電、電壓調節及無功補償等問題,對保證電力系統電能質量有著重要意義,文章闡述了實現無功自動跟蹤補償的設備要求,介紹了該裝置功能及特點。

[關鍵詞]自動 無功補償 分組

作者簡介:程麗英,1976年出生,女,工程師,本科,江西上饒供電公司電力勘察設計院電氣一次設計負責人。

一、引言

電壓是電能質量的重要指標之一,電壓質量對電網穩定及電力設備安全運行、線路損失、工農業安全生產、產品質量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無功電力是影響電壓質量的一個重要因素,電壓質量與無功是密不可分的。提高電能質量、降低輸變電損耗的要求也日益迫切。利用電容器電抗器投切實現無功就地平衡是提高電能質量、降低線損的主要手段,尤其是110kV、35kV變電站作為電網系統中的末端變電站,承擔著直接向用戶負載提供電壓穩定無功平衡的高質量電能的任務,無功補償裝置顯得更為重要。目前大多數110kV、35kV變電站的無功補償大部分整組的運行模式,補償效果不夠理想,不能適應負荷的變化,負荷高峰時補償容量不夠,負荷低峰時由于分組容量過大而投不上。研制適用于110kV、35kV變電站自動跟蹤負荷變化進行補償,同時又能自動調壓的新一代高可靠10KV無功自動補償裝置十分重要。

二、實現無功自動跟蹤補償的設備要求

(一)投資成本要求

實現無功自動跟蹤補償就是根據負荷大小投入電容器多少,把總補償容量的電容器分為多組根據負荷大小變化投切電容器組數,盡可能的達到無功平衡。補償精度與電容器組數成正比,電容器分的組數越多補償精度越高,但是設備投資成本越大,占地空間越大,設備的可靠性要求越高。

(二)電容器投切開關的要求

跟蹤負荷的變化自動投切電容器,投切開關是最主要的問題。投切電容器開關和普通負載的開關有很大的區別。投電容時開關觸頭要承受的電流(涌流)是額定電流的幾倍或幾十倍,投切電容時開關觸頭承受的電壓是額定電壓的兩倍以上。常規的斷路器開關因不適于頻繁動作不能使用。投切電容的開關最好選用適合頻繁動作、重燃幾率小的斷路器或電容器投切專用開關。

(三)電容器電抗器要求

在自動補償裝置中,對電容器本身并沒有特殊要求,在分組時要考慮到在投切任何電容器組時,防止對系統發生并聯諧振。

自動補償裝置中的電抗器主要是抑制涌流和抑制諧波,可要據現場實際情況來選用干式鐵芯電抗器或空心電抗器。

三、10KV無功自動補償裝置介紹

10kV無功自動補償裝置,是在一面普通開關柜殼體內裝入多臺真空開關,把電容器分為多組自動跟蹤負荷變化投切電容器組,實現理想的無功補償就地隨時平衡,同時根據10kV母線電壓的變化,自動調節變壓器有載調壓分接頭進行自動調壓。本裝置適用于35kV～220kV變電站10kV母線無功補償,該產品可控制柜和電容器組柜放置在電容器室內,也可以控制柜放置在室內,電容器組放置在戶外。

10KV無功自動補償裝置,可以根據電網無功、功率因數和電壓進行分級、自動投入最佳容量的電容器和調節有載調壓變壓器分接頭,實現無功和電壓的綜合補償與調節。其特點是:調節系統由微機監測、智能判斷、優化控制、便于聯網;執行系統適合于頻繁操作、保護可靠、運行安全;無功補償系統為模塊結構,分級任選,配置靈活;對提高電力系統容量、運行效率和經濟效益發揮重要作用。

成套裝置由有高可靠性的控制器按照模糊控制策略進行電壓無功綜合控制。電容器組由高壓真空斷路器來投切。當控制器檢測到的無功功率值超過整定值時,控制器根據需要投電容器組的級數給出控制信號,自動合閘高壓真空開關,將電容器組投入運行;當負載無功功率值低于整定值時,控制器給出控制信號將高壓真空開關斷開,電容器退出工作。上述操作完全自動進行。該裝置主要功能為自動補償負荷無功功率,提高負荷功率因數,降低網損,高效節能,抑制系統諧波或治理諧波,減少無功電流,節省變壓器增容費用,穩定電壓。

四、裝置顯著特點如下

(一)占地面積小、安裝施工簡單

把電容器分成多組,減小整套裝置的占地面積是一個大問題,用傳統的設備和方式不能解決。本產品采用緊湊形結構在一臺標準高壓開關柜殼體內裝1～5臺專用真空斷路器開關,3～15只放電線圈及ZVQC綜合控制器等等,除電容器電抗器以外的全部一次二次電器設備,都裝在裝置柜里面。

(二)電容器投切專用真空開關

電容器投切專用開關采用緊湊型結構設計,使用永磁機構、彈簧儲能,體積小可任意組合,能在1.3×1.5平米的柜體內安裝4臺,開關的滅弧室采用真空斷路器滅弧室,能長期承受投電容器時涌流的沖擊。專門設計可頻繁動作操作機構,機械壽命可達3萬次以上。

(三)每組電容都有微機保護

對各分組電容器都裝有過電壓、欠電壓、過電流和三相不平衡電壓的微機保護,能及時發現電容器的內部故障,有效防止電容器內部故障的擴大,杜絕電容器由內部故障狀態發展到事故狀態,保證電容器組的安全運行。任一組電容器發生故障時微機保護動作切除并閉鎖該電容器組,其它電容器組正常運行。

(四)“四遙”功能

具有RS-232,RS-485通信接口,可接入變電站綜合自動化系統或調度自動化系統實現“四遙”功能。

(五)跟蹤負荷變化、隨時就地平衡

把電容器分為5組,連續遞增或遞減循環投切電容器,能使功率因數穩定在定值范圍內,并且投切電容時對電網沖擊小。也可把電容器分為1/2/4的組合式電容器組。實現優化組合式投切。

(六)電容器的保護

電容器是高場強的高壓設備,電容器頻繁投切容易發生擊穿故障,一旦發生擊穿故障有可能引起電容器爆炸著火。10KV無功自動補償裝置運行的可靠性、安全性,杜絕爆炸著火事故的發生一直是一個棘手的問題。

10KV無功自動補償裝置設計可有I段和II段有兩種保護。I段保護能及時發現電容器的早期擊穿故障,避免由故障發展到事故狀態。II段保護能避免事故擴大向上一級蔓延。并配有開口三角保護,當電容器內部某個小單元電容發生擊穿短路(或斷路)時,電流雖然變化很小但零序電壓變化卻很明顯,每組電容器的零序電壓是由并聯在每相電容器上的PT構成開口三角檢出的,不受任何外界及電源不平衡的影響,只有電容器組三相容量發生不平衡時才會出現,所以這種保護能準確及時的發現電容器的早期故障,盡快的把故障電容器切除掉,避免爆炸事件的發生。

10KV無功自動補償裝置自掛網運行以來,歷經無數次改進,形成了功能完備、運行可靠的新一代無功自動補償裝置,幾年的運行證明補償精度高、性能穩定、保護可靠,是保障電能質量,提高供電效益的必備設備之一。