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宁波市海曙巨龙电气厂 联系电话: 4008-549-837 传真:成套并联电容器装置的选型 正确选用并联电容器装置,可以使其发挥最佳的补偿功能,提高设备投运率,改善电网功率因数,降低无功损耗,对电力系统的安全经济运行也有很大好处。 黄石电网近两年更换或新增了近四十套 6 kV/10 kV并联电容器装置。下面结合黄石地区的设计选型经验,归纳和分析选型注意事项,以便将问题解决在订货之前。 1 并联电容器的特点 目前,国内常用的并联电容器组有集合式和组架式,它们各有优缺点。 集合式并联电 容器的主要优点是占地面积小、安装设计简单、施工方便。集合式并联电容器的缺点是运行可靠性不如单台电容器组、观察不直观、故障点不易查找。用户一般没有自行维护修理的条件,一旦集合式并联电容器出现故障,往往需要厂方派技术人员到现场指导修理或电容器返厂修理,事故影响时间长。 组架式电容器组是将单台壳式电容器、熔断器等安装在框架上,为传统结构形式。它具有使用时间长、安全距离大、故障影响范围小、更换故障电容器方便、组合灵活、单位容量造价较低等优点。组架式电容器组的缺点是占地面积较大、安装及检修维护工作量大。 黄石地区近年来的实际运行情况表明,集合式电容器的年损坏率远高于单台铁壳电容器。部分损坏严重的电容器被返厂修理或全套更换,部分损坏不严重的则由于不易维修而带病运行。目前,黄石地区在 110 kV变电站中已全部选用组架式并联电容器装置。 2 准备升压的变电站电容器电压等级的选择 由于历史原因,黄石电网中压电压等级 10 kV及 6 kV并存。 6 kV传输容量小,升压至 10 kV的工作正在逐步进行。 6 kV要全部升压成 10 kV电压等级还需要很长的时间。部分 6 kV电压等级变电站的电容器需要新增 或更换,这些站在不久的将来电压等级可能升为 10 kV。那么,该如何确定电容器电压等级呢? 有人认为,这时候可以采用 10 kV电容器,等升压改造后电容器还可以使用,不会造成浪费。但他们忽略了一个问题,在正弦波电压条件下, Q。 cU 2,即电容器的容量和电压成正比。如果 10 kV电容器用于 6 kV,电容器输出的无功功率将下降为额定无功功率的 36%,电容器的无功功率将大为下降,起不到应有的无功补偿作用,这种做法是不经济的。 笔者建议,对于即将升压的变电站,电容器可以暂时不换。如果实在由于无功缺量太 大而非改不可的,要采用 10 kV的电容器。 3 电抗器的前置和后置 串联电抗器可接在电容器组的中性点侧或电源侧,它们对限制合闸涌流和抑制谐波电流的作用是一样的。接在中性点侧,当并联电容器发生相间短路时,串联电抗器不承受系统短路电流,降低了对串联电抗器动、热稳定性的要求。串联电抗器接在电源侧,并联电容器一旦发生相间短路,串联电抗器将承受系统短路电流,因此要求串联电抗器具有较高的动、热稳定性。 空心电抗器是线性元件,能够限制与承受系统短路电流,适宜装设在电容器装置的电源侧;而铁心电抗器是铁磁性 非线性元件,无法限制与承受系统短路电流,适宜装设在中性点侧。所以,空心电抗器宜前置,铁心电抗器宜后置。 笔者在确认电容器厂家图纸时发现,电抗器的放置位置各不相同,有的空心电抗器前置,有的空心电抗器后置。在一个地区,电抗器的放置位置还是统一为好。 目前,黄石地区的空心电抗器一般前置,铁心电抗器后置。 4 并联补偿电容器额定电压的选择 电容器的额定电压应能承受正常运行可能出现的工频过电压,其值不大于电容器额定电压的 1.1 倍。当电容器回路接有串联限流电抗器时,应计及串联电抗器引起的电容器端电 压升高数值。 装设串联电抗器后电容器组的端电压: 式中: Us-并联电容器装置的母线电压, kV N-电容器组每相的串联段数 K-一电抗率 宁波市海曙巨龙电气厂 联系电话: 4008-549-837 传真:感抗 XL相对于容抗 Xc 的比例越大,电容器的端电压越高。例如, X= Xc 6%时,电压将升高 6.38%; X= Xc12%时,电压将升高 13. 64%。 电抗器的感抗越大,电容器的端电压就越高。根据以上计算,结合 GB/T 11024. 1-2010标称电压 1 000 V以上交流电力系统用并联电容器第 1 部分:总则,对于 6 kV系统:当电抗率为 5%时,应采用额定电压 6. 6 kV的电容器;当电抗率为 12%时,应采用额定电压 7. 2 kV的电容器。对于 10 kV系统:当电抗率为 5%时,应采用额定电压 II万kV的电容器;当电抗率为 12%时,应采用额定电压 12万 kV的电容器。 5 电抗器的选用 常用的变电站串联电抗器有油浸式电抗器、干式铁心电抗器、干式空心电抗器。油浸式电抗器由于渗漏原因而逐步被后两者替代。 干式铁心电抗器以闭合的铁心为磁路,铁心带有一定长度的气隙,铁心外面套绕组。干式铁心电抗器具有体积小、对周围环 境电磁干扰小、绝缘耐热等级高、阻燃、免维护、寿命长等优点。 干式空心电抗器只有绕组,没有铁心,实际上就是一个空心的电感绕组。它的优点是线性度好、无噪声、过流能力强、散热能力强、结构简单坚固、户内户外都可使用、基本上免维护,缺点是体积和损耗较大。 一般情况下,干式铁心电抗器为户内安装,空心电抗器因其磁路的开放性大多为户外安装。 选用串联电抗器时要特别注意:用于户外时,要选用空心电抗器;用于户内时,要选用于式铁心电抗器,只有室内空间足够并采取一定防护措施时才可选用空心电抗器。 6 电抗 器电抗率的选择 电抗器电抗率是指在基波条件下,感抗占容抗的百分数。电抗率是串联电抗器的重要参数,电抗率的大小直接影响着它的作用。 串联电抗器额定电抗率的选取是根据系统谐波水平而定的。为抑制 5次及以上谐波电压放大,宜选用电抗率为 4.5%一 6%的电抗器;要抑制 3 次及以上谐波电压放大,宜选用电抗率为 120-/0 -13%的电抗器。 黄石地区矿山较多,谐波源较多,主要谐波为 3 次和 5 次谐波。测试结果显示,很多变电站 3 次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,因此,选择 4. 5% - 6%与 12%的串联电抗器混合装设比较合适。 在实际运行之中,当母线具有 2 组以上电容器组时,电抗率大的电容器组先投,可以避免可能存在的 3 次谐波的放大效应。 3 次、 5 次谐波均受到抑制之后,再投入电抗率小的电容器组。停用时则相反。 7 电容器组保护的注意事项 CB 50227-2008并联电容器装置设计规范规定:单星形接线的电容器组,可采用开口三角形电压保护而言。对于开口三角形电压保护而言,可将放电线圈的一次侧与单星形接线的每相电容器并联,放电线圈的二次线圈接成开口三角形,在三角形连接的开口处连接一只低整 定值的电压继电器。 目前,变电站大多采用微机保护,放电线圈二次侧的开口三角形两端应接至微机保护装置的响应接点。 国网及省网典型设
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