500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术的研究

何 文

（广东顺容电气有限公司，广东 佛山 528000）

500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术的研究

何 文

（广东顺容电气有限公司，广东 佛山 528000）

随着科学技术的不断应用，GIS设备也已经投入我国的电力事业中，但是无功补偿设备电容器由于受到技术等因素的制约，一直在发展转型中没有更大的技术突破，尤其是对于500kV电压等级的大型变电站而言，无功补偿设备的容量大、装置数量多已经成为变电站改造管理中的重大问题。随着我国经济社会的进一步发展与人民生活水平的不断提高，电力系统的优化工作在生活中产生了重要的作用，对于电力系统中常见的故障而言，只有通过科学的手段对电力系统进行不断优化设计，才能保证整个电力系统进行整体稳定运行。

500kV变电站；5kV无功补偿；设备；集中优化布置；技术

近年来，随着我国国民经济的快速发展，变电站的管理运行工作面临着巨大的社会挑战，特别是变电站的征地难问题已经成为制约我国电力事业不断发展的重要影响因素。因此，在电力设备优化改造过程中，进一步解决好我国电力企业的征地难问题，有效减少电力设备的占地面积，已经成为现阶段整个变电站设计优化过程中的重要任务之一。

一、500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术的重要性

本文为了有效解决我国现阶段500kV电压等级大型变电站无功补偿过程中设备装置占地面积较大的问题，重点对35kV无功补偿设备集中优化布置技术的相关内容展开论述，文中通过采用一种箱式的电容器，联合避雷器箱体相关布置以及油串抗及隔离开关、HGIS集成优化布置技术进行设计分析，通过研究发现，这种技术不仅减少了常规无功补偿过程中对土地资源的大量浪费，而且大大提高了变电站的运行效率。

二、500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术的研究

（一）500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置工程案例概况

500kV大型的变电站位于我国广东省某地区，该项目主要依托顺容电气有限公司的强大技术创新能力，本次技术实施主要采用两台实际负荷分别为750MVA和500kV的变压器，以及采用最终规模分别为750MVA与500kV的变压器，实际出线500kV、最终6回、本期2回；出线220kV、最终16回、本期10回。而本项目实施过程中主要安装四组60MVar的电容器设备以及最终安装8组60MVA电容器设备及4组60MVA的电抗器设备。

（二）500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置方案

本次集成优化布置技术方案旨在解决500kV变电站无功补偿过程中的占地受限问题，技术方案在实施过程中，主要针对35kV无功补偿设备的相关配电装置进行重新布置优化，重点采用了隔离开关避雷器箱体内集成优化布置方式以及油串抗集成优化布置方式，同时联合特大电容器件箱式电容器等结构布置优化方式进行设计。

在此结构布置的前提下，通过在HGIS设备中进一步有效集成35kV敞开式无功补偿配电装置设备中的电流互感器、隔离/接地开关、电压互感器以及接地开关、隔离开关避雷器等众多的电力设备，通过这一设计优化方案不断减少500kV变电站无功补偿过程中的用地面积。本次项目对500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置设计过程中，重点采用了超大容器件的箱式电容器设备，从而在连接过程中，采用串联技术方式，对该超大容量的电容设备进行有效连接，从而将组建好的电力设备置入油箱之内，并将油浸式串联电抗器与油管相连接，由此使避雷器以及电抗器前端的隔离开关被箱体外壳所隔离，最终将整个大型的无功补偿设备集成于一个外壳中，然后技术人员采用科学的绝缘设计工艺以及先进的技术手段，将电力系统设备的故障风险不断降低，从而实现了对500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置的目的和效果，如图1所示。

三、无功补偿设备集中优化布置技术的创新点以及应用效果分析

（一）无功补偿设备集中优化布置技术指标

本次项目集中优化设计过程中，主要采用了隔离开关避雷器箱体内集成优化布置方式，以及油串抗集成优化布置方式，同时联合特大电容器件箱式电容器等结构布置优化方式进行设计。与我国传统的框架式电容器加干式串联电抗器敞开式布置相比，本文所研究的这一结构设计优化方式，在技术结构的布置方面具有很好的创新性，而且技术方式更加科学、安全与可靠，大大提高了变电站电力设备的运行效率，使大型设备的运行更加长效，同时也使设备的运行维护量不断减少，特别是在隔离开关避雷器箱体内，集成优化布置方式以及油串抗集成优化布置方式，联合特大电容器件箱式电容器等结构布置优化方式并采用HGIS布置技术方案展开科学优化设计，与传统的敞开式无功补偿设备集中布置技术方案相比，大大节省了系统无功补偿的实际占地面积。

（二）无功补偿设备集中优化布置技术应用效果评析

通过上述论述发现，本项目对500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术的应用，产生了巨大的经济效益和社会效益，具体的成效指标评价见表1。

从表1中的对比情况来看，我国电力系统中传统的框架式结构电容器组主要通过单台电容器设备进行集成化优化布置与结构设计，同时采用焊接技术工艺将电容器内部的相关元件进行有效连接，因此在这种情况下，有可能会导致电容器相关元件的薄膜端部出现严重的烫伤情况，同时也可能会造成焊接点毛刺尖端放电的情况，一旦焊接点毛刺尖端放电，则会使电容器的绝缘部位受到严重的损伤，从而破坏电容器相关元器件。而采用本项目设计的箱式电容器，通过冷压接技术工艺对箱式电容器的内部相关组件进行焊接，因此不会出现焊接点尖端毛刺放电的情况，以及电容器薄膜被烫伤的情况，所以在某种程度上而言，大大提升了箱式电容器的整体运行性能。

通常情况下，电容器的使用周期与电容器内部的运行温度具有一定的关联性，因此结合电容器的“八度运行”定则，当箱式电容器的内部运行温度每上升八度时，就会导致箱式电容器的设计使用周期缩短一半。与箱式电容器相比，传统的框架式结构电容器内部的芯子最高运行温度为60℃左右，而箱式电容器的内部芯子最高温度则始终保持在60℃下，因此二者仅从电容器内部的芯子温度情况进行比较，可以看出，箱式电容器的整体运行温度更低，大大延长了电容器相关运行组件的使用周期。与此同时，也保证了箱式电容器的安全、稳定运行。

从系统设计运行的稳定性来看，传统的框架式结构电容器在构件方面相对简单，因此设备的更换更加方便。通常框架式结构的电容器强场选择都保持在57kV/mm左右，因此这种结构的电容器成本造价更低，但是其具有一定的不足之处，主要是系统的过电流能力相对较弱。另外，抗过电压的能力也不足。但是箱式电容器在设计过程中为了克服这一弊端，主要的设计理念就是将系统中的故障减小到零，因此箱式电容器在场强选择方面都不足42kV/mm，从而保证了500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术的应用具有一定的科学性。

表1　

结语

综上所述，500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术十分重要，在此背景之下，本文将重点对我国500kV变电站35kV无功补偿设备集中优化布置技术的相关内容进行研究论述，以此不断提高我国的电力运输水平，从而促进电力系统设备不断朝着智能化以及集成化和高效化方向发展。

［1］鲁非，孟毅，胡丹晖.500kV变电站低压侧无功补偿装置运行分析［J］.中国电力，2013，46（5）：51-55.

［2］侯国柱，庞春，费雪萍，计伟.500kV变电站配电装置平面布置设计优化［J］.内蒙古电力技术，2011，29（6）：47-49.

［3］刘洪正.500kV变电站35kV配电装置优化设计研究［J］.山东电力技术，2014（2）：11-17+24.

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