高壓電容器補(bǔ)償裝置存在問題及改進(jìn)策略

（桂林電力電容器有限責(zé)任公司，廣西桂林市，541004）孫麗琨

在現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)過程中，交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的耗電量占據(jù)了工業(yè)生產(chǎn)總用電量的80%左右，大量電動(dòng)機(jī)投入使用，必然會(huì)消耗大量感性無功，而并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的使用則能夠?qū)⒖烧{(diào)節(jié)的容性無功提供給電網(wǎng)，以此來起到提升電壓、降低損耗的作用，因此，并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置在諸多工廠中得到了廣泛使用。但是這一裝置在應(yīng)用時(shí)，仍存在諸多問題急需解決。本文對(duì)高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置中存在的問題展開分析，并將提出的改進(jìn)策略予以實(shí)踐，取得了良好的應(yīng)用效果。

1 高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置存在的問題

1.1 過電壓跳閘

某廠應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)高壓電容器補(bǔ)償裝置在使用過程中常出現(xiàn)過電壓動(dòng)作。根據(jù)廠家提供的信息可知，該廠使用的高壓母線電壓為6 200V，且高壓電容器補(bǔ)償裝置應(yīng)用的是DJ121型號(hào)的電壓繼電器進(jìn)行過電壓保護(hù)，整定值為110V，時(shí)間為240s。因此DJ121這一型號(hào)的電壓繼電器返回系數(shù)為0.8，在高壓電容器補(bǔ)償裝置正常使用情況下其受到的加壓約為102～104V之間[1]。因該廠所采用的斷路器為真空斷路器，非常容易受到人為操作以及電網(wǎng)異常的影響而出現(xiàn)短暫過電壓，也就是單次電壓大于6 600V，此時(shí)電壓繼電器啟動(dòng)，而當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)至正常水平時(shí)，電壓繼電器無法正常返回，從而出現(xiàn)過電壓動(dòng)作。

1.2 速斷動(dòng)作

該廠所應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置中還伴隨著無時(shí)限速斷動(dòng)作，且工作人員對(duì)高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置進(jìn)行全面檢查后，并未發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題。高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的電流保護(hù)功能主要是由熔斷器的應(yīng)用以及無時(shí)限速斷動(dòng)作所構(gòu)成的。通常情況下，無時(shí)限速斷保護(hù)的整定值為2～2.5倍額定電流之間，但高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置運(yùn)行的過程中，可能會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化出現(xiàn)瞬間涌流，而當(dāng)高壓并聯(lián)電容器實(shí)際電流大于設(shè)定的保護(hù)電流數(shù)值時(shí)，就會(huì)引發(fā)高壓并聯(lián)電容器出現(xiàn)無時(shí)限速斷保護(hù)動(dòng)作，且并聯(lián)電容器停止運(yùn)行[2]。

1.3 諧振

高壓配電室的無功率因數(shù)表僅有功率表、電壓表、電流表幾種，且功率因數(shù)的測(cè)定與計(jì)算的權(quán)限僅屬于維護(hù)工作者，但維護(hù)人員卻可能無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化。因這一高壓配電室的建設(shè)屬于無人值班配電室，高壓電容器補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償操作主要是建立在高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，通過操作人員手動(dòng)投入集中補(bǔ)償本段高壓電動(dòng)機(jī)感性無功。因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)在未通知電氣值班人員的情況下切換高壓電動(dòng)機(jī)這一問題，所以非常容易引發(fā)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化，進(jìn)而出現(xiàn)電網(wǎng)諧振。

2 高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的改進(jìn)策略

該廠的大部分并聯(lián)電容器使用時(shí)間并不長(zhǎng)，且投入使用后大多時(shí)間處于閑置狀態(tài)，各個(gè)國(guó)產(chǎn)高壓配電室進(jìn)線等的功率因數(shù)約為0.70～0.87左右。

2.1 過電壓誤動(dòng)改進(jìn)方案

在高壓并聯(lián)電容器經(jīng)過多次過電壓動(dòng)作之后，對(duì)致使其出現(xiàn)這一動(dòng)作的原因進(jìn)行了分析，并在實(shí)際考察中發(fā)現(xiàn)這一高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的電容器額定電壓為6.3kV，根據(jù)電流保護(hù)整定規(guī)范將其過電壓保護(hù)的額定值調(diào)整為額定電壓6 600V的1.1倍，也就是115V，并將時(shí)間調(diào)整為1min后[3]。研究表明，在對(duì)其進(jìn)行調(diào)整后，這一裝置在接下來的2年使用時(shí)間內(nèi)未出現(xiàn)過電壓動(dòng)作。在此基礎(chǔ)上，為了保障電容器能夠在今后的使用過程中安全可靠的運(yùn)行，在對(duì)高壓并聯(lián)電容器二次回路進(jìn)行后續(xù)改造的過程中，使用了返回系數(shù)超過0.95的GR過電壓繼電器，保護(hù)定值設(shè)定為110V，時(shí)間為1min。電壓繼電器的返回系數(shù)就能夠保障電網(wǎng)在過壓后重新恢復(fù)正常電壓時(shí)，電壓繼電器能夠正常返回。

2.2 速斷誤動(dòng)改進(jìn)方案

針對(duì)高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置出現(xiàn)無時(shí)限速斷保護(hù)動(dòng)作這一問題，可將當(dāng)前使用電流保護(hù)繼電器更換為SAPJ140C電流綜合保護(hù)繼電器（ABB公司生產(chǎn)），因其具有兩段式的電流保護(hù)功能，能夠達(dá)到帶時(shí)限速斷保護(hù)以及過流保護(hù)的效果。速斷電流的整定值設(shè)定為2～25倍的額定電流，時(shí)間為0.15s[4]。過流保護(hù)的值設(shè)定為1.3倍額定電流，時(shí)間為0.5s，在起到電流保護(hù)作用的同時(shí)解決速斷動(dòng)作的問題。

2.3 抑制諧振改進(jìn)方案

原本的國(guó)產(chǎn)高壓配電室中并未加裝功率因數(shù)表，結(jié)合對(duì)舊盤安裝功率因數(shù)表無位置和開孔困難等因素的綜合考慮，所以在對(duì)配電室進(jìn)行改造的過程中，將功率表更換為功率因數(shù)表。幫助巡檢工作者借助功率因數(shù)來準(zhǔn)確判斷電容器是否正常投入使用以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)穩(wěn)定與否。因高壓配電室屬于無人值班配電室，但是高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的使用卻需要手動(dòng)投入，且這一裝置的投入還會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的改變，出現(xiàn)諧振。

3 高壓電容器補(bǔ)償裝置改進(jìn)方案應(yīng)用實(shí)例

以該廠第一循環(huán)水場(chǎng)高壓配電室來舉例，高壓6kV配電室6kV為單母線分段，各段安裝3臺(tái)1000kW的高壓循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)以及540kvar的高壓并聯(lián)電容器[5]。在實(shí)際運(yùn)行過程中對(duì)每臺(tái)高壓循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量確定，參數(shù)指標(biāo)如下：運(yùn)行電壓6150V、運(yùn)行電流99A、運(yùn)行功率927kW，運(yùn)行無功為530kvar。而在第一循環(huán)水廠高壓配電室的生產(chǎn)工藝下來說，若手動(dòng)投入高壓并聯(lián)電容器，就會(huì)對(duì)配電室本段母線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的穩(wěn)定性造成影響。因此，只有在本段的兩臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)開機(jī)時(shí)，將高壓并聯(lián)電容器投入，才能保障本段的母線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此在本段任意兩臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)不處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，就要將高壓并聯(lián)電容器及時(shí)退出。實(shí)踐結(jié)果顯示，在高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定的條件下，高壓并聯(lián)電容器在運(yùn)行過程中會(huì)因保護(hù)動(dòng)作而退出運(yùn)行，且不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。將第一循環(huán)的高壓并聯(lián)電容器自動(dòng)投入運(yùn)行時(shí)本段兩臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率因素提升至0.94，在三臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行的狀態(tài)下，其功率因數(shù)約為0.904。

4 結(jié)語

綜上所述，此改進(jìn)策略的設(shè)計(jì)對(duì)各段的每臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)無功功率以及本段高壓并聯(lián)電容器容量進(jìn)行了調(diào)整，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。在高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置應(yīng)用過程中，采用正確的啟動(dòng)方式，促進(jìn)設(shè)備利用率的顯著提升，節(jié)省設(shè)備維護(hù)成本，為企業(yè)資金周轉(zhuǎn)以及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。