500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的研究

何 文

（廣東順容電氣有限公司，廣東 佛山 528000）

500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的研究

何 文

（廣東順容電氣有限公司，廣東 佛山 528000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷應(yīng)用，GIS設(shè)備也已經(jīng)投入我國的電力事業(yè)中，但是無功補償設(shè)備電容器由于受到技術(shù)等因素的制約，一直在發(fā)展轉(zhuǎn)型中沒有更大的技術(shù)突破，尤其是對于500kV電壓等級的大型變電站而言，無功補償設(shè)備的容量大、裝置數(shù)量多已經(jīng)成為變電站改造管理中的重大問題。隨著我國經(jīng)濟社會的進一步發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，電力系統(tǒng)的優(yōu)化工作在生活中產(chǎn)生了重要的作用，對于電力系統(tǒng)中常見的故障而言，只有通過科學(xué)的手段對電力系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化設(shè)計，才能保證整個電力系統(tǒng)進行整體穩(wěn)定運行。

500kV變電站；5kV無功補償；設(shè)備；集中優(yōu)化布置；技術(shù)

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，變電站的管理運行工作面臨著巨大的社會挑戰(zhàn)，特別是變電站的征地難問題已經(jīng)成為制約我國電力事業(yè)不斷發(fā)展的重要影響因素。因此，在電力設(shè)備優(yōu)化改造過程中，進一步解決好我國電力企業(yè)的征地難問題，有效減少電力設(shè)備的占地面積，已經(jīng)成為現(xiàn)階段整個變電站設(shè)計優(yōu)化過程中的重要任務(wù)之一。

一、500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的重要性

本文為了有效解決我國現(xiàn)階段500kV電壓等級大型變電站無功補償過程中設(shè)備裝置占地面積較大的問題，重點對35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容展開論述，文中通過采用一種箱式的電容器，聯(lián)合避雷器箱體相關(guān)布置以及油串抗及隔離開關(guān)、HGIS集成優(yōu)化布置技術(shù)進行設(shè)計分析，通過研究發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)不僅減少了常規(guī)無功補償過程中對土地資源的大量浪費，而且大大提高了變電站的運行效率。

二、500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的研究

（一）500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置工程案例概況

500kV大型的變電站位于我國廣東省某地區(qū)，該項目主要依托順容電氣有限公司的強大技術(shù)創(chuàng)新能力，本次技術(shù)實施主要采用兩臺實際負荷分別為750MVA和500kV的變壓器，以及采用最終規(guī)模分別為750MVA與500kV的變壓器，實際出線500kV、最終6回、本期2回；出線220kV、最終16回、本期10回。而本項目實施過程中主要安裝四組60MVar的電容器設(shè)備以及最終安裝8組60MVA電容器設(shè)備及4組60MVA的電抗器設(shè)備。

（二）500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置方案

本次集成優(yōu)化布置技術(shù)方案旨在解決500kV變電站無功補償過程中的占地受限問題，技術(shù)方案在實施過程中，主要針對35kV無功補償設(shè)備的相關(guān)配電裝置進行重新布置優(yōu)化，重點采用了隔離開關(guān)避雷器箱體內(nèi)集成優(yōu)化布置方式以及油串抗集成優(yōu)化布置方式，同時聯(lián)合特大電容器件箱式電容器等結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化方式進行設(shè)計。

在此結(jié)構(gòu)布置的前提下，通過在HGIS設(shè)備中進一步有效集成35kV敞開式無功補償配電裝置設(shè)備中的電流互感器、隔離/接地開關(guān)、電壓互感器以及接地開關(guān)、隔離開關(guān)避雷器等眾多的電力設(shè)備，通過這一設(shè)計優(yōu)化方案不斷減少500kV變電站無功補償過程中的用地面積。本次項目對500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置設(shè)計過程中，重點采用了超大容器件的箱式電容器設(shè)備，從而在連接過程中，采用串聯(lián)技術(shù)方式，對該超大容量的電容設(shè)備進行有效連接，從而將組建好的電力設(shè)備置入油箱之內(nèi)，并將油浸式串聯(lián)電抗器與油管相連接，由此使避雷器以及電抗器前端的隔離開關(guān)被箱體外殼所隔離，最終將整個大型的無功補償設(shè)備集成于一個外殼中，然后技術(shù)人員采用科學(xué)的絕緣設(shè)計工藝以及先進的技術(shù)手段，將電力系統(tǒng)設(shè)備的故障風險不斷降低，從而實現(xiàn)了對500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置的目的和效果，如圖1所示。

三、無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的創(chuàng)新點以及應(yīng)用效果分析

（一）無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)指標

本次項目集中優(yōu)化設(shè)計過程中，主要采用了隔離開關(guān)避雷器箱體內(nèi)集成優(yōu)化布置方式，以及油串抗集成優(yōu)化布置方式，同時聯(lián)合特大電容器件箱式電容器等結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化方式進行設(shè)計。與我國傳統(tǒng)的框架式電容器加干式串聯(lián)電抗器敞開式布置相比，本文所研究的這一結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方式，在技術(shù)結(jié)構(gòu)的布置方面具有很好的創(chuàng)新性，而且技術(shù)方式更加科學(xué)、安全與可靠，大大提高了變電站電力設(shè)備的運行效率，使大型設(shè)備的運行更加長效，同時也使設(shè)備的運行維護量不斷減少，特別是在隔離開關(guān)避雷器箱體內(nèi)，集成優(yōu)化布置方式以及油串抗集成優(yōu)化布置方式，聯(lián)合特大電容器件箱式電容器等結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化方式并采用HGIS布置技術(shù)方案展開科學(xué)優(yōu)化設(shè)計，與傳統(tǒng)的敞開式無功補償設(shè)備集中布置技術(shù)方案相比，大大節(jié)省了系統(tǒng)無功補償?shù)膶嶋H占地面積。

（二）無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)應(yīng)用效果評析

通過上述論述發(fā)現(xiàn)，本項目對500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，具體的成效指標評價見表1。

從表1中的對比情況來看，我國電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)電容器組主要通過單臺電容器設(shè)備進行集成化優(yōu)化布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時采用焊接技術(shù)工藝將電容器內(nèi)部的相關(guān)元件進行有效連接，因此在這種情況下，有可能會導(dǎo)致電容器相關(guān)元件的薄膜端部出現(xiàn)嚴重的燙傷情況，同時也可能會造成焊接點毛刺尖端放電的情況，一旦焊接點毛刺尖端放電，則會使電容器的絕緣部位受到嚴重的損傷，從而破壞電容器相關(guān)元器件。而采用本項目設(shè)計的箱式電容器，通過冷壓接技術(shù)工藝對箱式電容器的內(nèi)部相關(guān)組件進行焊接，因此不會出現(xiàn)焊接點尖端毛刺放電的情況，以及電容器薄膜被燙傷的情況，所以在某種程度上而言，大大提升了箱式電容器的整體運行性能。

通常情況下，電容器的使用周期與電容器內(nèi)部的運行溫度具有一定的關(guān)聯(lián)性，因此結(jié)合電容器的“八度運行”定則，當箱式電容器的內(nèi)部運行溫度每上升八度時，就會導(dǎo)致箱式電容器的設(shè)計使用周期縮短一半。與箱式電容器相比，傳統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)電容器內(nèi)部的芯子最高運行溫度為60℃左右，而箱式電容器的內(nèi)部芯子最高溫度則始終保持在60℃下，因此二者僅從電容器內(nèi)部的芯子溫度情況進行比較，可以看出，箱式電容器的整體運行溫度更低，大大延長了電容器相關(guān)運行組件的使用周期。與此同時，也保證了箱式電容器的安全、穩(wěn)定運行。

從系統(tǒng)設(shè)計運行的穩(wěn)定性來看，傳統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)電容器在構(gòu)件方面相對簡單，因此設(shè)備的更換更加方便。通常框架式結(jié)構(gòu)的電容器強場選擇都保持在57kV/mm左右，因此這種結(jié)構(gòu)的電容器成本造價更低，但是其具有一定的不足之處，主要是系統(tǒng)的過電流能力相對較弱。另外，抗過電壓的能力也不足。但是箱式電容器在設(shè)計過程中為了克服這一弊端，主要的設(shè)計理念就是將系統(tǒng)中的故障減小到零，因此箱式電容器在場強選擇方面都不足42kV/mm，從而保證了500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的應(yīng)用具有一定的科學(xué)性。

表1　

結(jié)語

綜上所述，500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)十分重要，在此背景之下，本文將重點對我國500kV變電站35kV無功補償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進行研究論述，以此不斷提高我國的電力運輸水平，從而促進電力系統(tǒng)設(shè)備不斷朝著智能化以及集成化和高效化方向發(fā)展。

［1］魯非，孟毅，胡丹暉.500kV變電站低壓側(cè)無功補償裝置運行分析［J］.中國電力，2013，46（5）：51-55.

［2］侯國柱，龐春，費雪萍，計偉.500kV變電站配電裝置平面布置設(shè)計優(yōu)化［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，29（6）：47-49.

［3］劉洪正.500kV變電站35kV配電裝置優(yōu)化設(shè)計研究［J］.山東電力技術(shù)，2014（2）：11-17+24.

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