郭先標(biāo)

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224)

1 引言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電網(wǎng)改造帶動(dòng)了生產(chǎn)用電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，用電量與日俱增，用電結(jié)構(gòu)逐步趨于復(fù)雜多樣，使電力供需矛盾突出。東破變電站受礦山擴(kuò)能與電動(dòng)輪倒礦影響，大功率的非線性負(fù)荷量大幅度增加，整個(gè)電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，面臨的無功沖擊和各種諧波污染情況越來越嚴(yán)重［1］。同時(shí)由于配電系統(tǒng)中存在大量的感性負(fù)荷，電能波動(dòng)很大，線路電壓損失增大，電能損耗增加，輸配電設(shè)備效率降低，導(dǎo)致配電系統(tǒng)運(yùn)行中的大量無功功率消耗，系統(tǒng)功率因數(shù)降低，而變電站功率因數(shù)是衡量電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。而現(xiàn)場(chǎng)又由于電容器分組不合理、容量不夠、不能自動(dòng)投切等問題，從而使東破站存在電能質(zhì)量差、功率因素低、無功功率分配不合理等狀況。

對(duì)東破變電站無功補(bǔ)償裝置改造，可以很大程度讓35kV整個(gè)電網(wǎng)中的電壓更加穩(wěn)定，使得電網(wǎng)的運(yùn)行更為安全，推動(dòng)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，電能質(zhì)量也得到提升，從而使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況得到改善［2］。

2 無功補(bǔ)償裝置

2.1 無功補(bǔ)償目的

通過投入電容器來提供無功容量，在滿足電壓的條件下，提高系統(tǒng)的功率因素，降低線損。當(dāng)出現(xiàn)變電站處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，無功功率相對(duì)較大，造成功率因素較低;或者當(dāng)投入一組電容器后，由于電容器組的容量相對(duì)較大，往往會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)那闆r，功率因素?zé)o法高，沒有達(dá)到降低線損的情況［3］。針對(duì)以上矛盾，我們?cè)诿慷?kV母線接入一組可調(diào)磁控電抗器，當(dāng)出現(xiàn)電容過補(bǔ)償?shù)那闆r時(shí)，通過調(diào)節(jié)可調(diào)磁控電抗器吸收過量的無功，這樣可使系統(tǒng)的無功降到最小，功率因素盡可能提高。

2.2 無功補(bǔ)償原理

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分:一是有功功率，直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率;二是無功功率，不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換［4］，這部分功率稱為無功功率(如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能)。無功補(bǔ)償?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)方式是把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償由無功補(bǔ)償控制器通過站內(nèi)的綜自系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)主變、電容器的開關(guān)進(jìn)行控制，站內(nèi)6kV電壓、各主變的有功和無功功率、主變檔位、電容器的開關(guān)位置由綜自系統(tǒng)送到無功補(bǔ)償裝置［5］，經(jīng)邏輯判斷后，把結(jié)果送綜自系統(tǒng)執(zhí)行，同時(shí)在無功補(bǔ)償裝置與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)之間設(shè)置對(duì)主變檔位遙調(diào)和電容器開關(guān)遙控的閉鎖功能，當(dāng)無功補(bǔ)償裝置投入閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)方和當(dāng)?shù)貙?duì)主變和電容器的控制功能。

3 無功補(bǔ)償工藝介紹

3.1 無功補(bǔ)償系統(tǒng)改造

對(duì)東破變電站6kV高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加無功補(bǔ)償裝置以及相關(guān)的控制配套設(shè)施，比如電容器、真空斷路器、保護(hù)等，無功補(bǔ)償裝置和配套設(shè)施共同作用，對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。通過對(duì)站內(nèi)6kV電壓、主變的無功功率、電容器的開關(guān)位置等這些數(shù)據(jù)的采集，結(jié)合操作人員的設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電容器、分接開關(guān)等實(shí)施自動(dòng)控制，改善變電站電能性質(zhì)，減少電能波動(dòng)，從而有效提高變電站功率因素。

3.2 無功補(bǔ)償裝置主要功能

(1)電容器運(yùn)行設(shè)置。選擇I、II段的任何一組或二組電容器運(yùn)行，橙色表示啟用，綠色表示退出運(yùn)行。

(2)九區(qū)運(yùn)行設(shè)置。上限電壓:該電壓為V上7.1kV，當(dāng)系統(tǒng)電壓大于該電壓時(shí)，系統(tǒng)電壓過高，控制器發(fā)出切除一組電容器組操作命令。如果系統(tǒng)電壓低于該值，則控制器根據(jù)系統(tǒng)無功需求來控制電容器組投切;下限電壓:該電壓為V下6.2kV，當(dāng)系統(tǒng)電壓低于該電壓時(shí)，控制器將根據(jù)當(dāng)前可投入的電容器組來選擇投入一組電容器，以提高系統(tǒng)電壓。如果系統(tǒng)電壓高于該電壓，則根據(jù)系統(tǒng)無功需求來控制投切電容器組;右防振蕩電壓:該電壓為6.8kv為防振右介限，當(dāng)系統(tǒng)電壓大于該設(shè)置值時(shí)，只允許切除電容，不允許投入電容，當(dāng)系統(tǒng)電壓小于該設(shè)置值時(shí)允許投、切控制;如果該電壓設(shè)置很接近V 上7.1kV［1］，則投入電容器組后，系統(tǒng)電壓會(huì)升高到超過V上7.1kV，于是系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生投、切振蕩;如果該電壓設(shè)置過低，則可能導(dǎo)致部分電容器組不能充分利用。一般防振電壓區(qū)域?yàn)?00V到300V;該電壓為6.5kv防振左介限，當(dāng)系統(tǒng)電壓低于該設(shè)置值時(shí)，只允許投入電容組，不允許切除電容，當(dāng)系統(tǒng)電壓大于該設(shè)置值時(shí)允許投、切控制;本系統(tǒng)電容器組最小標(biāo)稱容量為600kVAR，設(shè)置大于該標(biāo)稱值100就可以。九區(qū)運(yùn)行電壓、無功運(yùn)行參數(shù)設(shè)置如圖1。

圖1 運(yùn)行電壓、無功運(yùn)行參數(shù)設(shè)置圖

(3)保護(hù)設(shè)置。電壓保護(hù)值:當(dāng)系統(tǒng)電壓大于設(shè)定的過電壓保護(hù)值和低于設(shè)定的低電壓保護(hù)值時(shí)，切除全部電容器組。保護(hù)復(fù)歸:正常狀態(tài)下黃色按鈕為設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)指示;當(dāng)保護(hù)跳閘時(shí)，按該鍵復(fù)歸，使電容自動(dòng)投入。每組電容有兩個(gè)指示，前一個(gè)是電容跳閘指示，后一個(gè)是有故障電流指示;設(shè)置電容器保護(hù)動(dòng)作時(shí)延，單位10ms，如設(shè)置值為20，保護(hù)動(dòng)作時(shí)延則為0.2s。

(4)系統(tǒng)時(shí)間調(diào)節(jié)。放電延時(shí):設(shè)定電容器組切除后最小放電時(shí)間單位0.1s，如設(shè)置為2000時(shí)，時(shí)間放電延時(shí)為200s，電鏟工作電壓波動(dòng)時(shí)間是指電鏟在下鏟時(shí)的電壓波動(dòng)識(shí)別，如設(shè)置為50(即5s)，則表明系統(tǒng)電壓穩(wěn)定5s后，才允許電容器投切。

(5)運(yùn)行狀態(tài)記錄。記錄運(yùn)行中出現(xiàn)操作、故障狀態(tài)、位置發(fā)生的時(shí)間和復(fù)歸時(shí)間，便于查找問題。

自動(dòng)操作:在運(yùn)行狀態(tài)指示界面的右上角有個(gè)按鈕，選擇為“自動(dòng)”狀態(tài)，合上控制柜內(nèi)的對(duì)應(yīng)空開就可自動(dòng)運(yùn)行;手動(dòng)操作:在運(yùn)行狀態(tài)指示界面的右上角有個(gè)按鈕，選擇為“手”狀態(tài)，合上控制柜內(nèi)的對(duì)應(yīng)空開，按控制屏前面板上的合閘、分閘按鈕就可投切相應(yīng)的電容器組［6］。自動(dòng)和手動(dòng)操作都受控于系統(tǒng)的安全操作邏輯，有效防止了誤操作。

(6)電容器運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)電容器組出現(xiàn)過故障跳閘后，直接在觸摸屏上按復(fù)歸按以下步驟操作:系統(tǒng)切換到手動(dòng)狀態(tài);切斷該故障電容的合閘回路(控制屏內(nèi)的2P空開);查出該電容器組的故障原因，并恢復(fù)，確保設(shè)備正常;復(fù)歸故障信號(hào);合上該電容器組合閘回路開關(guān);恢復(fù)運(yùn)行。

熔絲熔斷處理:跳開該段電容進(jìn)線開關(guān)，并推到冷備用位置;跳開其他電容器組;斷開控制屏所有電源;等待電容放電;對(duì)熔絲熔斷的電容器單獨(dú)放電;對(duì)電容器驗(yàn)電、接地;檢測(cè)電容器，如果電容器沒有問題，更換熔絲，否則更換電容器;更換的熔絲或電容器型號(hào)參數(shù)應(yīng)該一致;恢復(fù)運(yùn)行。

4 結(jié)語

東破變電站通過無功補(bǔ)償系統(tǒng)改造，使無功負(fù)荷降低，提高了功率因數(shù);改善了供電電壓質(zhì)量;安裝補(bǔ)償設(shè)備可以減少內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，減少相應(yīng)的電費(fèi)支出，同時(shí)還可以避免因功率因數(shù)低于相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值而受到供電部門的經(jīng)濟(jì)處罰［1］。值得在35kV變電站大力推廣。

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［2］ 劉煥聚，包玉，胡筱嗚，等.地區(qū)電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)探討［C］//第四屆(2010)全國(guó)電力系統(tǒng)無功/電壓技術(shù)交流研討會(huì)論文集.上海:《電世界》雜志社，2010:4－6.

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［8］ 黃國(guó)政.變電站動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的探討［C］//第四屆(2010)全國(guó)電力系統(tǒng)無功/電壓技術(shù)交流研討會(huì)論文集.上海:《電世界》雜志社，2010:3－7.