10kv無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償總成裝置的研究

10kv無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償總成裝置的研究

一、無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用電壓是能源效率的重要指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定和電能設(shè)備的安全運(yùn)行、線(xiàn)路損失、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、單用、勞動(dòng)和人民生活的能耗。無(wú)功電力是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素,電壓質(zhì)量與無(wú)功是密不可分的。提高電能質(zhì)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(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡是提高電能質(zhì)量、降低線(xiàn)損的主要手段,尤其是110kV、35kV變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的末端變電站,承擔(dān)著直接向用戶(hù)負(fù)載提供電壓穩(wěn)定無(wú)功平衡的高質(zhì)量電能的任務(wù),無(wú)功補(bǔ)償裝置顯得更為重要。目前大多數(shù)110kV、35kV變電站的無(wú)功補(bǔ)償大部分整組的運(yùn)行模式,補(bǔ)償效果不夠理想,不能適應(yīng)負(fù)荷的變化,負(fù)荷高峰時(shí)補(bǔ)償容量不夠,負(fù)荷低峰時(shí)由于分組容量過(guò)大而投不上。研制適用于110kV、35kV變電站自動(dòng)跟蹤負(fù)荷變化進(jìn)行補(bǔ)償,同時(shí)又能自動(dòng)調(diào)壓的新一代高可靠10KV無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置十分重要。二、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備要求(一)電容器投切方式實(shí)現(xiàn)無(wú)功自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償就是根據(jù)負(fù)荷大小投入電容器多少,把總補(bǔ)償容量的電容器分為多組根據(jù)負(fù)荷大小變化投切電容器組數(shù),盡可能的達(dá)到無(wú)功平衡。補(bǔ)償精度與電容器組數(shù)成正比,電容器分的組數(shù)越多補(bǔ)償精度越高,但是設(shè)備投資成本越大,占地空間越大,設(shè)備的可靠性要求越高。(二)電容時(shí)開(kāi)關(guān)接觸頭要受線(xiàn)面跟蹤負(fù)荷的變化自動(dòng)投切電容器,投切開(kāi)關(guān)是最主要的問(wèn)題。投切電容器開(kāi)關(guān)和普通負(fù)載的開(kāi)關(guān)有很大的區(qū)別。投電容時(shí)開(kāi)關(guān)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(shí)開(kāi)關(guān)觸頭承受的電壓是額定電壓的兩倍以上。常規(guī)的斷路器開(kāi)關(guān)因不適于頻繁動(dòng)作不能使用。投切電容的開(kāi)關(guān)最好選用適合頻繁動(dòng)作、重燃幾率小的斷路器或電容器投切專(zhuān)用開(kāi)關(guān)。(三)電容器組的影響在自動(dòng)補(bǔ)償裝置中,對(duì)電容器本身并沒(méi)有特殊要求,在分組時(shí)要考慮到在投切任何電容器組時(shí),防止對(duì)系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振。自動(dòng)補(bǔ)償裝置中的電抗器主要是抑制涌流和抑制諧波,可要據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選用干式鐵芯電抗器或空心電抗器。三、10電容器組柜和制柜的布置10kV無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置,是在一面普通開(kāi)關(guān)柜殼體內(nèi)裝入多臺(tái)真空開(kāi)關(guān),把電容器分為多組自動(dòng)跟蹤負(fù)荷變化投切電容器組,實(shí)現(xiàn)理想的無(wú)功補(bǔ)償就地隨時(shí)平衡,同時(shí)根據(jù)10kV母線(xiàn)電壓的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器有載調(diào)壓分接頭進(jìn)行自動(dòng)調(diào)壓。本裝置適用于35kV~220kV變電站10kV母線(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償,該產(chǎn)品可控制柜和電容器組柜放置在電容器室內(nèi),也可以控制柜放置在室內(nèi),電容器組放置在戶(hù)外。10KV無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置,可以根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功、功率因數(shù)和電壓進(jìn)行分級(jí)、自動(dòng)投入最佳容量的電容器和調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭,實(shí)現(xiàn)無(wú)功和電壓的綜合補(bǔ)償與調(diào)節(jié)。其特點(diǎn)是:調(diào)節(jié)系統(tǒng)由微機(jī)監(jiān)測(cè)、智能判斷、優(yōu)化控制、便于聯(lián)網(wǎng);執(zhí)行系統(tǒng)適合于頻繁操作、保護(hù)可靠、運(yùn)行安全;無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)為模塊結(jié)構(gòu),分級(jí)任選,配置靈活;對(duì)提高電力系統(tǒng)容量、運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)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(jìn)行電壓無(wú)功綜合控制。電容器組由高壓真空斷路器來(lái)投切。當(dāng)控制器檢測(cè)到的無(wú)功功率值超過(guò)整定值時(shí),控制器根據(jù)需要投電容器組的級(jí)數(shù)給出控制信號(hào),自動(dòng)合閘高壓真空開(kāi)關(guān),將電容器組投入運(yùn)行;當(dāng)負(fù)載無(wú)功功率值低于整定值時(shí),控制器給出控制信號(hào)將高壓真空開(kāi)關(guān)斷開(kāi),電容器退出工作。上述操作完全自動(dòng)進(jìn)行。該裝置主要功能為自動(dòng)補(bǔ)償負(fù)荷無(wú)功功率,提高負(fù)荷功率因數(shù),降低網(wǎng)損,高效節(jié)能,抑制系統(tǒng)諧波或治理諧波,減少無(wú)功電流,節(jié)省變壓器增容費(fèi)用,穩(wěn)定電壓。四、設(shè)備的顯著特點(diǎn)如下(一)備和方式不解決把電容器分成多組,減小整套裝置的占地面積是一個(gè)大問(wèn)題,用傳統(tǒng)的設(shè)備和方式不能解決。本產(chǎn)品采用緊湊形結(jié)構(gòu)在一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)高壓開(kāi)關(guān)柜殼體內(nèi)裝1~5臺(tái)專(zhuān)用真空斷路器開(kāi)關(guān),3~15只放電線(xiàn)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(shè)備,都裝在裝置柜里面。(二)體積小的裝置電容器投切專(zhuān)用開(kāi)關(guān)采用緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使用永磁機(jī)構(gòu)、彈簧儲(chǔ)能,體積小可任意組合,能在1.3×1.5平米的柜體內(nèi)安裝4臺(tái),開(kāi)關(guān)的滅弧室采用真空斷路器滅弧室,能長(zhǎng)期承受投電容器時(shí)涌流的沖擊。專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)可頻繁動(dòng)作操作機(jī)構(gòu),機(jī)械壽命可達(dá)3萬(wàn)次以上。(三)電容器的內(nèi)部故障對(duì)各分組電容器都裝有過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流和三相不平衡電壓的微機(jī)保護(hù),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的內(nèi)部故障,有效防止電容器內(nèi)部故障的擴(kuò)大,杜絕電容器由內(nèi)部故障狀態(tài)發(fā)展到事故狀態(tài),保證電容器組的安全運(yùn)行。任一組電容器發(fā)生故障時(shí)微機(jī)保護(hù)動(dòng)作切除并閉鎖該電容器組,其它電容器組正常運(yùn)行。(四)“四距離”的功能具有RS-232,RS-485通信接口,可接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“四遙”功能。(五)組合電容器組的組成把電容器分為5組,連續(xù)遞增或遞減循環(huán)投切電容器,能使功率因數(shù)穩(wěn)定在定值范圍內(nèi),并且投切電容時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊小。也可把電容器分為1/2/4的組合式電容器組。實(shí)現(xiàn)優(yōu)化組合式投切。(六)iii段保護(hù)電容器是高場(chǎng)強(qiáng)的高壓設(shè)備,電容器頻繁投切容易發(fā)生擊穿故障,一旦發(fā)生擊穿故障有可能引起電容器爆炸著火。10KV無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置運(yùn)行的可靠性、安全性,杜絕爆炸著火事故的發(fā)生一直是一個(gè)棘手的問(wèn)題。10KV無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)可有I段和II段有兩種保護(hù)。I段保護(hù)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的早期擊穿故障,避免由故障發(fā)展到事故狀態(tài)。II段保護(hù)能避免事故擴(kuò)大向上一級(jí)蔓延。并配有開(kāi)口三角保護(hù),當(dāng)電容器內(nèi)部某個(gè)小單元電容發(fā)生擊穿短路(或斷路)時(shí),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(lián)在每相電容器上的PT構(gòu)成開(kāi)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(fā)生不平衡時(shí)才會(huì)出現(xiàn),所以這種保護(hù)能準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電容器的早期故