張祥明+張昭峰

摘 要：北宿煤礦35kV變電所主接線采用雙母線結(jié)構(gòu)分列運(yùn)行，6kV母線為單母線分段，兩段母線上分別安裝有兩臺(tái)2400Kvar的電容器，靠人工投入或切除來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的補(bǔ)償。因原有電容器使用時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備老化，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。隨著變頻設(shè)備及大功率設(shè)備的使用，無(wú)功功率增大，功率因數(shù)較低，達(dá)不到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)（水利電力部、國(guó)家物價(jià)局文件關(guān)于頒發(fā)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》水電財(cái)字第215號(hào)文件規(guī)定0.9），經(jīng)研究討論采用FC+SVG方式進(jìn)行補(bǔ)償，即在6kV兩段母線上各裝設(shè)一套2000Kvar固定補(bǔ)償電容器，在6kV母線上裝設(shè)一套容量不低于4Mvar SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，以實(shí)現(xiàn)平滑連續(xù)的無(wú)功功率調(diào)節(jié)，改善了變電站的供電質(zhì)量，提高系統(tǒng)的功率因素，自動(dòng)跟蹤無(wú)功補(bǔ)償局部控制技術(shù)上有較大的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：變電所；動(dòng)態(tài)；無(wú)功補(bǔ)償；功率因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.256

1 概述

北宿煤礦35kV變電所于1997年5月開(kāi)始建設(shè)，1998年3月竣工，2000年4月15日正式投入使用，一回路電源線路（羅北線）來(lái)自羅廠區(qū)域220kV變電所，另一回路（南北線）來(lái)自南屯礦35KV變電所。35kV變電所主接線采用雙母線結(jié)構(gòu)分列運(yùn)行，6kV母線為單母線分段，兩段母線上分別安裝有兩臺(tái)2400Kvar的電容器，靠人工投入或切除來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的補(bǔ)償。因原有電容器使用時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備老化，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。

正常運(yùn)行方式：35kV兩段母線分列運(yùn)行。6kV母線為單母線分段，羅北線帶一段母線帶2#主變運(yùn)行。南北線帶二段母線帶1#主變備用。

2 存在的問(wèn)題

北宿煤礦35kV變電所的主變?nèi)萘繛橐慌_(tái)12500kVA、一臺(tái)8000kVA，運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷可達(dá)7500kVA，最小負(fù)荷 1500kVA，采用靜態(tài)補(bǔ)償，人工切換。靜態(tài)補(bǔ)償在電網(wǎng)并聯(lián)電容器時(shí)，采取延時(shí)投切方式將電容器并聯(lián)至電網(wǎng)中，對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式一般通過(guò)傳統(tǒng)的專(zhuān)用接觸器動(dòng)作，靜態(tài)補(bǔ)償?shù)慕佑|器具有抑制電容器涌流的作用，同時(shí)靜態(tài)補(bǔ)償還能防止接觸器過(guò)于頻繁動(dòng)作而損壞電容器，防止電容器不停地投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩。并且如果由于人工操作不及時(shí)或補(bǔ)償量投入不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)欠補(bǔ)或過(guò)補(bǔ)的問(wèn)題。由于系統(tǒng)補(bǔ)償不穩(wěn)定，導(dǎo)致電壓質(zhì)量也不穩(wěn)定，影響設(shè)備的正常使用。

對(duì)中壓無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行更換，對(duì)控制方式進(jìn)行改善，將老化設(shè)備更換成較為先進(jìn)的設(shè)備，將無(wú)功控制方式改造為自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償方式，以確保變電站的安全運(yùn)行，并改善變電站的供電質(zhì)量，提高系統(tǒng)的功率因素，顯得尤為重要。

3 無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)技術(shù)改造

3.1 實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要求

（1）裝置采用先進(jìn)的全控型IGBT，開(kāi)關(guān)頻率不低于500Hz。

（2）功率單元采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使功率模塊結(jié)構(gòu)緊湊。

（3）每個(gè)功率模塊預(yù)留模塊測(cè)試端口，使得調(diào)試、維修方便。

（4）直流電容選用薄膜電力電容，并集成于每個(gè)功率模塊內(nèi)部。

（5）具有完善的保護(hù)功能和友好的人機(jī)界面。

（6）同時(shí)具有RS485和以太網(wǎng)接口，可遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行，并記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（7）冷卻方式采用強(qiáng)迫風(fēng)冷。

（8）SVG本體采用單面維護(hù)和巡視，具備緊急停機(jī)按鈕功能。

3.2 主要技術(shù)參數(shù)

（1）功率因數(shù)補(bǔ)償。6kV母線進(jìn)線點(diǎn)的功率因數(shù)值不低于0.95。

（2）輸出容量。成套裝置可實(shí)現(xiàn)總無(wú)功從-4Mvar（容性）～+8Mvar（感性）范圍內(nèi)平滑連續(xù)的快速調(diào)節(jié)。

（3）響應(yīng)時(shí)間。成套裝置可動(dòng)態(tài)跟蹤電網(wǎng)電壓變化及負(fù)載變化，并根據(jù)變化情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功輸出，實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)運(yùn)行。動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間不大于5ms。

（4）過(guò)載能力。SVG應(yīng)具有1.1倍過(guò)載應(yīng)能連續(xù)運(yùn)行，1.2倍過(guò)載運(yùn)行時(shí)間不低于10秒，并提供過(guò)載能力的型式試驗(yàn)報(bào)告證明。

（5）諧波特性。SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置額定功率下THDi≤3%；

（6）運(yùn)行效率。裝置運(yùn)行過(guò)程中，SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置總有功損耗不大于裝置輸出容量的1%。

3.3 確定項(xiàng)目配置方案

根據(jù)項(xiàng)目要求，以達(dá)到項(xiàng)目實(shí)施目的，實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償方式，項(xiàng)目設(shè)備配置如下：

電容器：型號(hào)BFM6.6√3-100-1W，總計(jì)3000 kvar，每段1500 kvar。

進(jìn)線開(kāi)關(guān)：KG8-12型控制開(kāi)關(guān)柜兩臺(tái)，每段一臺(tái)。

電容器投切真空開(kāi)關(guān)：型號(hào)ZN12-12/630-12.5，總計(jì)6臺(tái)，每段3臺(tái)。

串聯(lián)電抗器：型號(hào)CKDG-1/6-6，總計(jì)18臺(tái)，每段各9臺(tái)。

補(bǔ)償控制器：型號(hào)GWk-1，一臺(tái)。

電容微機(jī)保護(hù)：型號(hào)DSB2040，8套，每段各4套。

放電線圈：型號(hào)JDZ-6，24只，每段12只。

避雷器：型號(hào)HY5WR—10/27，6只，每段3只。

電力電纜：型號(hào)YJV6000-3×50，共100米。

4 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 快速響應(yīng)能力

采用了先進(jìn)的算法，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功功率的暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間為1ms。

4.2 高度的可靠性

具有輸出過(guò)電流、直流側(cè)過(guò)電壓、直流側(cè)欠電壓、交流側(cè)過(guò)電流、交流側(cè)過(guò)電壓、IGBT死區(qū)保護(hù)以及IGBT綜合保護(hù)等多種保護(hù)功能，確保在系統(tǒng)或設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行異常時(shí)，可靠地使設(shè)備退出運(yùn)行或保護(hù)系統(tǒng)及設(shè)備。

4.3 大容量的補(bǔ)償能力

做到不受限制地進(jìn)行并柜擴(kuò)容，使得對(duì)大容量諧波的補(bǔ)償成為可能，并且大大降低了成本。

4.4 簡(jiǎn)單的操作方法和結(jié)構(gòu)

操作簡(jiǎn)單，只需與負(fù)荷并聯(lián)入系統(tǒng)，無(wú)需進(jìn)行其他的操作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，變流器為模塊化結(jié)構(gòu)，易于安裝和維護(hù)，接入系統(tǒng)后，無(wú)需人工干預(yù)即可正常運(yùn)行。

5 應(yīng)用效果

（1）供電電能質(zhì)量大幅度提高，電壓穩(wěn)定，電流諧波減少。

（2）功率因數(shù)提高到0.95，系統(tǒng)供電能耗降低。

作者簡(jiǎn)介：張祥明（1979-），男，本科，工程師、注冊(cè)安全工程師，副區(qū)長(zhǎng)。