無功補(bǔ)償裝置在動力變電所的應(yīng)用

1 動力變電所存在的無功補(bǔ)償問題分析

上世紀(jì)八十年代，我變電所是廠6kV一級變電所，它擔(dān)負(fù)著為其它6kV三個變電所供電的重任，那時變電所的總裝機(jī)容量為電動機(jī)20265kW，變壓器25915kVA，其中本所6885kW+6715kVA，其它三個為13380kW+19200kVA。經(jīng)過裝置的幾次改擴(kuò)建改造，擴(kuò)容后的三個6kV變電所的電源陸續(xù)遷出，因此出現(xiàn)了以下問題:(1)電容器是按當(dāng)時的總裝機(jī)容量在6kV母線上配置的，Ⅰ段、Ⅱ段各有2臺1500kvr的電容器組，本變電所目前最大無功負(fù)荷容量為900kvr現(xiàn)在投入一臺運(yùn)行后就會出現(xiàn)過補(bǔ)償，補(bǔ)償容量不匹配了。(2)原有的4臺6kV電容器組距今已經(jīng)30多年，技術(shù)落后，能耗大，早已經(jīng)被淘汰，而且設(shè)備陳舊，元器件老化，運(yùn)行可靠性低。(3)原0.4kV開關(guān)柜采用日本東芝抽屜柜，原設(shè)計沒有無功補(bǔ)償，正常運(yùn)行功率因數(shù)在0.83-0.85左右，已不符合無功就地補(bǔ)償要求。

2 變電所電力電容器的選用

2.1 電容器無功補(bǔ)償裝置的選擇

現(xiàn)如今電力電容器補(bǔ)償裝置已經(jīng)成熟，高低壓電容器產(chǎn)品材質(zhì)、制造技術(shù)、介質(zhì)材料、設(shè)計、制造工藝有力很大進(jìn)步，保護(hù)更加完善。通過比較，我們選擇了ABB公司的電容器，根據(jù)6kV負(fù)荷情況，每段6kV母線配置一組300kvar、一組450kvar電力電容器。

該高壓電容器配置了GN24-12D系列隔離開關(guān)、JCZ5系列戶內(nèi)交流高壓真空接觸器、CKSC系列干式串聯(lián)電抗器、高壓熔斷器、FDGR型(10kV)系列干式放電線圈、無間隙金屬氧化物避雷器等。

2.2 投切方式的確定

電容器可以手動投切，還帶有自動補(bǔ)償控制器，可以根據(jù)功率因數(shù)或無功功率的大小自動投切，補(bǔ)償效果好。

3 動力變電所電力電容器投用后的效果分析

3.1 動力變電所Ⅰ線電容器投用前后參數(shù)

表格1 動力變電所Ⅰ線電容器投用前后參數(shù)

3.2 針對動力變電所采集的表格1數(shù)據(jù)展開分析

由表格1的數(shù)據(jù)可以清楚地看到:同等負(fù)荷下補(bǔ)償裝置投入后功率因數(shù)均提高到0.9以上，達(dá)到了全國供用電規(guī)則的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，分組投入后進(jìn)線側(cè)電流均下降，有功損耗也隨之下降。投入后起到的作用如下。

3.2.1 降低了線路功率損耗和電能損失

在三相交流電路中，功率損耗△P的計算公式如下:

由此可見，當(dāng)功率因數(shù)co提高后，使線路功率損失大大下降，使電纜和變壓器的電能損失下降。

3.2.2 改善了電壓質(zhì)量

在線路中電壓損失ΔU的計算公式如下:

由上式可見，當(dāng)線路中的無功功率Q減少后，電壓損失ΔU也就減少了。因此提高了母線電壓。

3.2.3 節(jié)能效果估算

節(jié)能效果可以根據(jù)企業(yè)內(nèi)無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量進(jìn)行計算，所謂無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，就是無功補(bǔ)償后，當(dāng)電網(wǎng)輸送的無功功率減少1千乏時，使電網(wǎng)有功功率損耗降低的千瓦數(shù)。

式中:K——電力系統(tǒng)中某點(diǎn)的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(kW/kVar);

△P——電力系統(tǒng)中某點(diǎn)無功功率變化所引起該點(diǎn)至電源之間有功功率損耗的變化量(kW);

△Q——電力系統(tǒng)中某點(diǎn)無功功率變化量(kVar);

根據(jù)鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計編寫的《電器手冊》中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行估算，根據(jù)我變電所補(bǔ)償電力電容器安裝位置，K可取估算值0.09。以動力變電所Ⅰ段投入450kVar為例，投用前無功功率1614kVar，投用后無功功率為1185kVar，減少的有功功率損耗為:

僅動力變電所Ⅰ段全年可節(jié)約38.61kW×24小時 ×365≈33.82萬度。據(jù)此可以估算動力變電所Ⅱ段的節(jié)電數(shù)值，預(yù)計每年節(jié)電70萬度。經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4 掌握電容器的運(yùn)行、維護(hù)、事故處理知識，確保人身、設(shè)設(shè)備安全

加強(qiáng)運(yùn)行管理和維護(hù)，減少電容器故障，增大投用時間，保障安全運(yùn)行，結(jié)合運(yùn)行中的管理經(jīng)驗(yàn)，為了保證電容器組的安全運(yùn)行，電容器組的操作應(yīng)遵守以下各項(xiàng)。

4.1 電容器值班人員，應(yīng)做好設(shè)備運(yùn)行情況記錄

(1)動力變電所的兩臺電容器組的投切為手動控制，現(xiàn)場高壓電動機(jī)的隨時起停

將影響功率因數(shù)，容易引起過補(bǔ)償，所以要求值班人員加強(qiáng)巡檢，隨時注意高壓電動機(jī)的起停，根據(jù)無功負(fù)荷的大小決定電容器的投入和退出。

(2)對運(yùn)行的電容器組的外觀巡視檢查，應(yīng)按規(guī)程規(guī)定每天都要進(jìn)行，如發(fā)現(xiàn)箱殼膨脹應(yīng)停止使用，以免發(fā)生故障。

(3)電容器的工作電壓和電流，在使用時不得超過1.1倍額定電壓和1.3倍額定電流。

(4)接上電容器后，將引起電網(wǎng)電壓升高，特別是負(fù)荷較輕時，在此種情況下，應(yīng)將部分電容器或全部電容器從電網(wǎng)中斷開。

(5)必須仔細(xì)地注意接有電容器組的電氣線路上所有連接處(通電匯流排、接地線、斷路器、熔斷器、開關(guān)等)的可靠性。

(6)電容器套管和支持絕緣子表面應(yīng)清潔、無破損、無放電痕跡，電容器外殼應(yīng)清潔、不變形、無滲油，電容器和鐵架子上面不應(yīng)積滿灰塵和其他臟東西。

(7)正常停送電操作時，必須嚴(yán)格遵守正確的操作順序。

(8)電容器組禁止帶電荷合閘，電容器組切除3min后才能進(jìn)行再次合閘。

(9)當(dāng)電容器組發(fā)生斷路器跳閘、保護(hù)熔絲熔斷等現(xiàn)象后，應(yīng)立即進(jìn)行特殊巡視檢查。必要時應(yīng)對電容器進(jìn)行試驗(yàn)，在查不出故障原因之前不應(yīng)合閘送電。

(10)夏季巡視檢查應(yīng)在室溫最高時進(jìn)行，其它時間可在系統(tǒng)電壓最高時進(jìn)行。

4.2 運(yùn)行中電容器的常見故障及處理中的注意事項(xiàng)

(1)電容器運(yùn)行中的異常現(xiàn)象和故障處理

表格2 電容器常見故障、原因及處理方法

常見故障與異常 原因 處理方法異常響聲 內(nèi)部絕緣擊穿 必須立即停止運(yùn)行，查找故障電容器

(2)處理故障電容器應(yīng)注意的問題。由于停電后的電容器本身兩極間還可能有殘余電荷，運(yùn)行和檢修人員在接觸故障電容器前，還應(yīng)戴好絕緣手套，用短路線短接故障電容器的兩極，使其充分放電，然后方可開始拆卸。此外，對于串聯(lián)接線的電容器也應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)放電。總之，因?yàn)橥ｋ姷碾娙萜鲀蓸O具有殘余電荷的特點(diǎn)，所以必須從各個方面考慮應(yīng)將其電荷放盡，否則容易發(fā)生觸電事故。

5 結(jié)束語

無功補(bǔ)償裝置在動力變電所的投用，從實(shí)測數(shù)據(jù)來看，有效地改善了功率因數(shù)，節(jié)約了電能，降低了功率損耗，提高了變電所的供電質(zhì)量。