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        變電站無功補償電容器組配置探析

        2018-10-24 15:31:44王秀軍田福利華玉巖關勇游皓文
        科學與財富 2018年26期
        關鍵詞:變電站

        王秀軍 田福利 華玉巖 關勇 游皓文

        摘 要:變電站是整個電力系統(tǒng)的重要組成部分,無功補償是電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的重要基礎,對無功補償進行合理控制,有利于電壓質(zhì)量的穩(wěn)定,進而為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供良好的保障。但是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,僅僅在低壓側(cè)安裝無功補償裝置逐漸不能滿足實際運行需求,需要對無功補償電容器組配置方式做更進一步的分析。本文將對110kv 10kv變電站作為對象,分析無功補償電容器組配置方式。

        關鍵詞:變電站;無功補償;配置優(yōu)化

        1.前言

        無功功率和有功功率一樣是輸配電網(wǎng)中不可缺少的組成部分,無功功率對配電網(wǎng)乃至整個電力系統(tǒng)的正常運行都是十分重要的。長距離輸送無功功率會造成有功功率的損耗和電壓質(zhì)量的降低。無功補償?shù)囊笫牵杭醒a償與分散補償相結(jié)合,以分散補償為主。一般在負荷密集的地方進行補償,不僅要求在變電站母線進行集中補償,同時也要在配電線路、變壓器和負荷側(cè)進行分散補償,以實現(xiàn)無功的就地平衡。

        2.變電站無功補償電容器組設計

        很多變電站建設時,均是將高壓并聯(lián)電容器安裝在變壓器主要負荷側(cè),且存在部分220kV變電站將無功補償裝置設置在中壓側(cè)。這樣既可以降低設備運行損耗,同時還能夠降低變電站接線難度。如果選擇將無功補償電容組設置在110kV站中壓側(cè),需要確定設計要點,精確就計算各項損耗,重視建模理論與實地測量兩個方面,保證設置方案具有高適用性,對110kV三繞變壓器、低壓側(cè)不同負荷情況的無功補償方案進行優(yōu)化,全面滿足變電站實際運行需求。

        3.變電站無功補償電容器組配置要點

        3.1并聯(lián)電容補償裝置的接線

        在變電站中,并聯(lián)電容補償裝置發(fā)揮了重要的作用,在整個電力項目中,電容補償裝置的主接線方案對整個項目的投資、系統(tǒng)的穩(wěn)定運行以及維修等都會造成一定的影響,所以,如果要對電容補償裝置主接線方案進行設計,則必須對多個方面的因素進行綜合考慮。通常情況下,并聯(lián)電容補償裝置的接線方式包括兩種類型,第一類為星型,第二類為三角形,星型可進一步分為單星和雙星,三角形又可以分為單三角形和雙三角形。在我國的傳統(tǒng)變電站的電容補償裝置接線中,對三角形接線方式的運用比較頻繁,近些年來,星形接線方式逐步取代了三角形接線方式,就目前的情況來看,在我國的變電站中,大都采用單星形接線方式。

        3.2無功補償容量的分析計算

        經(jīng)過科學的調(diào)研,變電站所控制的電網(wǎng)只要出現(xiàn)多次波動,變電站在運行過程中,110kV母線分裂運行時,最大三相短路電流為19.2kA,隨著變電站所承受供電負荷的變化,其電容配置容量也會發(fā)生相應的變化,具體而言,表現(xiàn)在兩個方面,第一,輕負荷變化。根據(jù)我國的相關規(guī)定,110kV以上的高壓供電電力用戶在高峰負荷時的功率因數(shù)應該在0.95以上,35-220kV變電站的無功補償設備會隨著電站負荷的變化及時投切,這一狀態(tài)下,整個電力系統(tǒng)的側(cè)功率因數(shù)應該在0.95以上,而且,在當變電站電力系統(tǒng)處于低谷負荷時,其功率因數(shù)應該在0.95以下。所以,在計算過程中,負荷功率因數(shù)取0.9,補償后一次側(cè)功率因數(shù)取0.95。第二,大負荷變化。如果負荷以40000kW考慮,負荷功率因數(shù)可取0.95,補償后一次側(cè)功率因數(shù)可取0.99。

        3.3電抗率的選擇

        在110kV變電站的運行過程中,需要對電容器組進行多次操作,這樣才能滿足整個電力系統(tǒng)無功功率以及電壓的變化,在電容器組的使用過程中,會出現(xiàn)相應的沖擊合閘涌流,所出現(xiàn)的涌流頻率較高,在涌流出現(xiàn)之后,所持續(xù)的時間不會超過10毫秒。在整個電力系統(tǒng)的運行過程中,通常會運用電容器回路中加串聯(lián)電抗器的方式來應對涌流問題。在電力系統(tǒng)的運行過程中,會出現(xiàn)諧波,如果諧波出現(xiàn)5次以上,則視為不正常現(xiàn)象,為了有效應對這一情況,則應該將電抗率控制在4.5%~5%的范圍,以對產(chǎn)生的諧波進行抑制,值得注意的是,電抗率的范圍必須進行嚴格控制,如果因忽視范圍控制致使電抗率超過6%,雖然會對5次以上的諧波進行抑制,但是會促使3次諧波的放大概率增加,而且當電抗率較高時,會占用較大的電容量,而且會導致電網(wǎng)系統(tǒng)消耗增加。

        4.變電站補償容量的確定

        在110kV變電站的運行管理過程中,應該根據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》的相關內(nèi)容完成變電站的修建,而且在變電站建設中應該將電容器的容量控制在主變壓器容量的10%~30%。針對那些已經(jīng)修建完成的變電站,則應該全面了解變電站的負荷情況,找出其中存在的潛供電流、諧波電壓等,在此基礎上,能夠?qū)ψ冸娬舅刂齐娋W(wǎng)系統(tǒng)的電壓、電容量以及電網(wǎng)系統(tǒng)的短路容量有一個全面的了解,在了解上述相關信息后,可以及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的無功缺額問題,進而有針對性的增加變電站的無功補償裝置。另外,針對無功補償裝置的配設,應該嚴格遵守國家的相關規(guī)定,如《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術(shù)原則》,并根據(jù)相關要求,完成相應的計算分析工作。

        5.10kV無功補償?shù)脑O計原則

        一般來說,南方電網(wǎng)有110kv電壓等級,由于歷史原因,東北地區(qū)是66kv或者10kv,所以我們應淺析10kV無功補償?shù)脑O計,其應該遵循以下三項原則,第一在設計無功補償裝置時,要確定系統(tǒng)所缺的無功補償量,安裝進系統(tǒng)的無功補償裝置所產(chǎn)生的無功補償量要大于這個量,以免在使用過程中發(fā)生狀況。當然這個量也不用太大,太大就造成了資源浪費。第二,由于不同電網(wǎng)的情況各不相同,無功補償?shù)姆绞揭捕喾N多樣,并且電網(wǎng)一旦選定了無功補償?shù)姆绞骄筒荒茈S意更換,因此在選擇時要優(yōu)化無功補償方式。在確定無功補償裝置時,采用在最小負荷方式下進行潮流計算,可以有效地防止向電網(wǎng)倒送無功的情況發(fā)生,并且可以計算出該點的補償容量。第三電網(wǎng)采用最小負荷的方式進行無功補償?shù)那闆r下,還要進行一定的檢測,檢驗該方式是否符合該電網(wǎng)的需求。由于電網(wǎng)的特殊性,往往還需要進行一些細小的調(diào)整來滿足需求,如大負荷時,需要增加無功補償點;電壓下線時,采用定點的無功補償自動投切增加補償?shù)取?/p>

        6.科學進行分組裝置

        不同組合形式下,電容器的分組裝置投切不能引發(fā)比較嚴重的 諧波諧振和危害。諧振是諧波嚴重程度的極限狀態(tài),會使得電容器 出現(xiàn)過載情況,導致電容器出現(xiàn)異常振動、聲音等,外殼出現(xiàn)變形, 甚至損壞。為了避開諧振點,設計電容器時就需要對系統(tǒng)諧波的含 量進行科學的測量與分析,結(jié)合電抗率進行優(yōu)化配置,計算諧振容 量,分組容量不能與諧振容量相撞。正式投入使用時,需要對投切進 行試驗,對系統(tǒng)諧波分量的變化情況進行測量,如果出現(xiàn)諧振,就需要及時采取有效的措施加以解決。

        7.結(jié)束語

        綜上所述,通過我們對變電站無功補償電容器組配置方式的研究得出,我們應基于變電站實際建設情況,來確定補償容量,并以此為依據(jù)確定電容器機組配置方式,爭取提高變電站運行穩(wěn)定性,降低變壓器運行能耗??偠灾娏ξ覈裆哂嘘P鍵意義,關乎到群眾的切身利益,我們這些電力行業(yè)的工作人員應切實做好本職工作,為促進社會發(fā)展服務民生貢獻自己的力量。

        參考文獻:

        [1]陳拓新,徐玉琴,張麗. 110kV變電站無功補償電容器組優(yōu)化設計[J]. 江西電力,2011,35(06):25-28.

        [2]盧奕城,王素英. 深圳110kV變電站無功補償配置研究[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè),2014(23):146-147.

        [3]方翠. 110kV變電站無功補償電容器組配置分析[J]. 低碳世界,2015(35):9-10.

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