利用并聯(lián)電容器實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整2

利用并聯(lián)電容器實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整并聯(lián)電容器對電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償及電壓調(diào)節(jié)問題的探討摘要：變電站并聯(lián)電容器可以對電網(wǎng)的無功功率進(jìn)行集中補(bǔ)償。通過對無功功率的合理補(bǔ)償，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電壓、使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。但在實(shí)際運(yùn)行中，往往由于設(shè)計(jì)原因，無功負(fù)荷的分布不可預(yù)見性等因素導(dǎo)致變電站母線并聯(lián)電容器不能合理的補(bǔ)償無功和調(diào)節(jié)電壓。下面就某站10母線并聯(lián)電容器運(yùn)行中存在的問題加以分析和探討。關(guān)鍵詞：并聯(lián)電容器、無功補(bǔ)償、電壓調(diào)節(jié)某變電站電壓等級為110/35/10，兩臺主變?nèi)萘糠謩e為25000和20000的有載調(diào)壓變壓器，正常時20000變壓器運(yùn)行，另一臺主變熱備用，10Ⅰ、Ⅱ段母線經(jīng)分段開關(guān)聯(lián)成單母運(yùn)行。10Ⅱ段母線裝成套電容器裝置，電容器型號為：密集型電容器，每組容量為，兩組共3600，其額定電流為89，串聯(lián)電抗器型號為的空芯電抗器，額定電抗率為1%。1運(yùn)行中存在的問題該站自2000年投運(yùn)以來，因10母線并聯(lián)電容器的補(bǔ)償容量不合理致使電容器不能正常投入運(yùn)行，因此，10母線輸送的無功負(fù)荷不能實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，從而不利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。1.1影響并聯(lián)電容器投入運(yùn)行的因素：1.1.1并聯(lián)電容器投入時補(bǔ)償容量過剩圖例分析如下：上圖數(shù)據(jù)為該站10母線2011年有功、無功負(fù)荷平均值，從圖中可以看出，10母線年輸送無功負(fù)荷最大值為1500，最小值為500，平均值為1000。若投入一組容量為的電容器時除補(bǔ)償了10母線輸送的無功負(fù)荷外，還向系統(tǒng)倒送無功容量800。按照規(guī)定，電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償應(yīng)以分級補(bǔ)償，就地平衡的原則進(jìn)行，向系統(tǒng)倒送無功時將會引起過電壓，系統(tǒng)穩(wěn)定性受到破壞。因此，向系統(tǒng)倒送無功是不允許的。1.1.2并聯(lián)電容器投入時對母線電壓影響較大若正常運(yùn)行時投入一臺20000的有載調(diào)壓變壓器時，從圖A中可知10母線年輸送有功功率最大值為6000，最小值為3000，平均值為4500。正常運(yùn)行時，在110母線確保電壓合格率的情況下，35及10母線通過有載調(diào)壓完全可以滿足各級母線電壓合格率的要求。當(dāng)電容器投入時，除補(bǔ)償了10母線輸送的無功功率外，還向系統(tǒng)倒送了大量無功。此時，變壓器輸出的無功功率減少，導(dǎo)致高壓側(cè)母線向系統(tǒng)輸送的無功減少而電壓升高。變壓器中、低壓側(cè)母線電壓隨之相應(yīng)升高，尤其低壓側(cè)母線電壓升高較大，而并聯(lián)電容器運(yùn)行時向系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)臒o功容量與其端電壓的平方成正比，電壓升高浮度越大，向系統(tǒng)輸送的無功容量越大，如此惡性循環(huán)，可能導(dǎo)致電容器過電壓保護(hù)動作跳閘，系統(tǒng)其它設(shè)備超過額定電壓運(yùn)行時，其絕緣受到威脅。此時，用有載調(diào)壓來降低電壓運(yùn)行已不能滿足電壓合格率的要求。1.1.3并聯(lián)電容器退出運(yùn)行時對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響變電站并聯(lián)電容器投入電網(wǎng)的目的是為了補(bǔ)償系統(tǒng)無功的不足，減少電源向系統(tǒng)輸送的無功功率，從而提高有功輸送容量。因電源向系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸送無功負(fù)荷時，在線路及變壓器等感性、容性元件及阻性元件上消耗一定的有功功率，因此，電源遠(yuǎn)距離大容量輸送無功不經(jīng)濟(jì)。變電站采用并聯(lián)電容器通過就地?zé)o功補(bǔ)償，可以降低電源向系統(tǒng)及用戶輸送的無功負(fù)荷，從而提高了有功輸送容量。相對于電源輸送無功時，變電站并聯(lián)電容器的單位容量費(fèi)用最低，有功功率損耗最?。s為額定容量的0.3%～0.5%），一次性投資，運(yùn)行維護(hù)簡便。因此用系統(tǒng)減少輸送的無功功率來相應(yīng)的提高有功容量的輸送能力，從經(jīng)濟(jì)性方面比較，并聯(lián)電容器投資成本小，最多1～2年可收回成本。因此，獲得了最好的經(jīng)濟(jì)效益。從以上分析可以看出，當(dāng)該站并聯(lián)電容器退出運(yùn)行時，據(jù)查10母線年輸送無功電能約760萬度。因此，在當(dāng)前負(fù)荷情況下，并聯(lián)電容器退出運(yùn)行最不經(jīng)濟(jì)。2應(yīng)采取的措施針對以上分析，該站10母線并聯(lián)電容器在電壓調(diào)整、無功補(bǔ)償過剩及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面存在著相互制約的矛盾，如何解決這一問題，本人提出采取以下措施：2.1改變10母線并聯(lián)電容器的接線方式，改造圖如下：圖B為原接線，改造前當(dāng)一組電容器投入運(yùn)行時向系統(tǒng)輸送的總無功補(bǔ)償容量為，式中：為母線端電壓，當(dāng)為工頻時，為一常數(shù)，，因和并聯(lián)，所以，即。圖C為改造后的接線圖，總無功補(bǔ)償容量為，式中：為母線端電壓，當(dāng)為工頻時，為一常數(shù)，，因和串聯(lián)，所以，即。所以，即。通過計(jì)算可知，改造后兩組電容器串聯(lián)后再三相并聯(lián)接于電網(wǎng)時的總無功功率。考慮到后期無功負(fù)荷的增長給補(bǔ)償帶來新的問題，上述改造中在實(shí)際設(shè)備上可通過如圖C所示加裝一組隔離開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，即通過操作拉開隔離開關(guān)，合上隔離開關(guān)來實(shí)現(xiàn)投入無功容量。后期無功負(fù)荷增長較大時，可通過操作拉開隔離開關(guān)，合上隔離開關(guān)來實(shí)現(xiàn)投入無功容量。2.2改變并聯(lián)電容器的接線方式后對系統(tǒng)及各元件的影響2.2.1對系統(tǒng)的無功補(bǔ)償情況圖A中，按目前年平均輸送無功負(fù)荷曲線可以看出，年平均無功輸送容量為，改造后并聯(lián)電容器投入電網(wǎng)運(yùn)行時補(bǔ)償?shù)臒o功容量為，因此，可以實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償無功的能力。對于后期無功負(fù)荷增長帶來的無功補(bǔ)償不足時，可通過操作、隔離開關(guān)來實(shí)現(xiàn)電容器無功容量在與之間轉(zhuǎn)換。2.2.2對電壓質(zhì)量的影響改造后并聯(lián)電容器輸送的總無功容量為改造前的一半，因此電容器投入運(yùn)行時對電壓的影響相對較小，當(dāng)各級母線電壓變化時可通過變壓器有載調(diào)壓裝置調(diào)整電壓，以及無功補(bǔ)償情況投退并聯(lián)電容器來調(diào)整電壓。2.2.3改造后的并聯(lián)電容器運(yùn)行時的經(jīng)濟(jì)性通過無功就地平衡補(bǔ)償，據(jù)查可實(shí)現(xiàn)年累計(jì)補(bǔ)償無功負(fù)荷約760萬度，相對電源系統(tǒng)輸送無功來說，可減少網(wǎng)損，提高電源輸送能力，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。2.2.4改造后對成套并聯(lián)電容器裝置各元件的影響2.2.4.1對電容器各參數(shù)的影響電容器額定電壓為，改造后和串聯(lián)，當(dāng)接在10母線上時，和串聯(lián)時分壓，即與各承受電壓為改造前端電壓的一半，電容器通過的電流為。因此，改造后的各電容器承受的電壓和通過的電流均在額定參數(shù)內(nèi)。2.2.4.2對電抗器的影響因電抗器額定電壓為10，額定電流為189，改造后均在額定值范圍內(nèi)。2.2.4.3對繼電保護(hù)的影響當(dāng)并聯(lián)電容器主接線改變后，其輸送的電流和各電容器承受的電壓相應(yīng)的發(fā)生變化，因此，原保護(hù)定值不能滿足需要，應(yīng)重新計(jì)算并整定，即可通過現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)整定兩套定值，當(dāng)電容器的無功容量在與之間轉(zhuǎn)換時，切換相應(yīng)的定值實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。本人認(rèn)為通過上述改造后，可解決該站目前10母線無功負(fù)荷的補(bǔ)償問題，從而實(shí)現(xiàn)了該站并聯(lián)電容器長時間不能投入