10KV无功自动补偿装置

[摘 要]10KV无功自动补偿成套装置通过自动跟踪负荷变化对电网进行无功补偿,同时又能自动调压,能有效解决远距离输电、电压调节及无功补偿等问题,对保证电力系统电能质量有着重要意义,文章阐述了实现无功自动跟踪补偿的设备要求,介绍了该装置功能及特点。

[关键词]自动 无功补偿 分组

作者简介:程丽英,1976年出生,女,工程师,本科,江西上饶供电公司电力勘察设计院电气一次设计负责人。

一、引言

电压是电能质量的重要指标之一,电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素,电压质量与无功是密不可分的。提高电能质量、降低输变电损耗的要求也日益迫切。利用电容器电抗器投切实现无功就地平衡是提高电能质量、降低线损的主要手段,尤其是110kV、35kV变电站作为电网系统中的末端变电站,承担着直接向用户负载提供电压稳定无功平衡的高质量电能的任务,无功补偿装置显得更为重要。目前大多数110kV、35kV变电站的无功补偿大部分整组的运行模式,补偿效果不够理想,不能适应负荷的变化,负荷高峰时补偿容量不够,负荷低峰时由于分组容量过大而投不上。研制适用于110kV、35kV变电站自动跟踪负荷变化进行补偿,同时又能自动调压的新一代高可靠10KV无功自动补偿装置十分重要。

二、实现无功自动跟踪补偿的设备要求

(一)投资成本要求

实现无功自动跟踪补偿就是根据负荷大小投入电容器多少,把总补偿容量的电容器分为多组根据负荷大小变化投切电容器组数,尽可能的达到无功平衡。补偿精度与电容器组数成正比,电容器分的组数越多补偿精度越高,但是设备投资成本越大,占地空间越大,设备的可靠性要求越高。

(二)电容器投切开关的要求

跟踪负荷的变化自动投切电容器,投切开关是最主要的问题。投切电容器开关和普通负载的开关有很大的区别。投电容时开关触头要承受的电流(涌流)是额定电流的几倍或几十倍,投切电容时开关触头承受的电压是额定电压的两倍以上。常规的断路器开关因不适于频繁动作不能使用。投切电容的开关最好选用适合频繁动作、重燃几率小的断路器或电容器投切专用开关。

(三)电容器电抗器要求

在自动补偿装置中,对电容器本身并没有特殊要求,在分组时要考虑到在投切任何电容器组时,防止对系统发生并联谐振。

自动补偿装置中的电抗器主要是抑制涌流和抑制谐波,可要据现场实际情况来选用干式铁芯电抗器或空心电抗器。

三、10KV无功自动补偿装置介绍

10kV无功自动补偿装置,是在一面普通开关柜壳体内装入多台真空开关,把电容器分为多组自动跟踪负荷变化投切电容器组,实现理想的无功补偿就地随时平衡,同时根据10kV母线电压的变化,自动调节变压器有载调压分接头进行自动调压。本装置适用于35kV～220kV变电站10kV母线无功补偿,该产品可控制柜和电容器组柜放置在电容器室内,也可以控制柜放置在室内,电容器组放置在户外。

10KV无功自动补偿装置,可以根据电网无功、功率因数和电压进行分级、自动投入最佳容量的电容器和调节有载调压变压器分接头,实现无功和电压的综合补偿与调节。其特点是:调节系统由微机监测、智能判断、优化控制、便于联网;执行系统适合于频繁操作、保护可靠、运行安全;无功补偿系统为模块结构,分级任选,配置灵活;对提高电力系统容量、运行效率和经济效益发挥重要作用。

成套装置由有高可靠性的控制器按照模糊控制策略进行电压无功综合控制。电容器组由高压真空断路器来投切。当控制器检测到的无功功率值超过整定值时,控制器根据需要投电容器组的级数给出控制信号,自动合闸高压真空开关,将电容器组投入运行;当负载无功功率值低于整定值时,控制器给出控制信号将高压真空开关断开,电容器退出工作。上述操作完全自动进行。该装置主要功能为自动补偿负荷无功功率,提高负荷功率因数,降低网损,高效节能,抑制系统谐波或治理谐波,减少无功电流,节省变压器增容费用,稳定电压。

四、装置显著特点如下

(一)占地面积小、安装施工简单

把电容器分成多组,减小整套装置的占地面积是一个大问题,用传统的设备和方式不能解决。本产品采用紧凑形结构在一台标准高压开关柜壳体内装1～5台专用真空断路器开关,3～15只放电线圈及ZVQC综合控制器等等,除电容器电抗器以外的全部一次二次电器设备,都装在装置柜里面。

(二)电容器投切专用真空开关

电容器投切专用开关采用紧凑型结构设计,使用永磁机构、弹簧储能,体积小可任意组合,能在1.3×1.5平米的柜体内安装4台,开关的灭弧室采用真空断路器灭弧室,能长期承受投电容器时涌流的冲击。专门设计可频繁动作操作机构,机械寿命可达3万次以上。

(三)每组电容都有微机保护

对各分组电容器都装有过电压、欠电压、过电流和三相不平衡电压的微机保护,能及时发现电容器的内部故障,有效防止电容器内部故障的扩大,杜绝电容器由内部故障状态发展到事故状态,保证电容器组的安全运行。任一组电容器发生故障时微机保护动作切除并闭锁该电容器组,其它电容器组正常运行。

(四)“四遥”功能

具有RS-232,RS-485通信接口,可接入变电站综合自动化系统或调度自动化系统实现“四遥”功能。

(五)跟踪负荷变化、随时就地平衡

把电容器分为5组,连续递增或递减循环投切电容器,能使功率因数稳定在定值范围内,并且投切电容时对电网冲击小。也可把电容器分为1/2/4的组合式电容器组。实现优化组合式投切。

(六)电容器的保护

电容器是高场强的高压设备,电容器频繁投切容易发生击穿故障,一旦发生击穿故障有可能引起电容器爆炸着火。10KV无功自动补偿装置运行的可靠性、安全性,杜绝爆炸着火事故的发生一直是一个棘手的问题。

10KV无功自动补偿装置设计可有I段和II段有两种保护。I段保护能及时发现电容器的早期击穿故障,避免由故障发展到事故状态。II段保护能避免事故扩大向上一级蔓延。并配有开口三角保护,当电容器内部某个小单元电容发生击穿短路(或断路)时,电流虽然变化很小但零序电压变化却很明显,每组电容器的零序电压是由并联在每相电容器上的PT构成开口三角检出的,不受任何外界及电源不平衡的影响,只有电容器组三相容量发生不平衡时才会出现,所以这种保护能准确及时的发现电容器的早期故障,尽快的把故障电容器切除掉,避免爆炸事件的发生。

10KV无功自动补偿装置自挂网运行以来,历经无数次改进,形成了功能完备、运行可靠的新一代无功自动补偿装置,几年的运行证明补偿精度高、性能稳定、保护可靠,是保障电能质量,提高供电效益的必备设备之一。