低压并联电抗器.docx

低压并联电抗器作为变电站的重要组成部分，可以补充容性充电功率，吸收无功功率，降低线损，提高功率因数; 削弱空载或轻载时长线的电容效应( 弗兰梯效应) ，稳定电网的运行电压，改善供电质量; 减少潜供电流，加速潜供电弧的熄灭; 有利于消除发电机的自励磁; 减少用户电费开支，降低生产成本1 - 4，现已成为变电站无功补偿中不可或缺的一部分。同时，随着变电站智能化水平的提高，低压并联电抗器可增加部分在线监测功能，实现状态化检修，从而节省设备全寿命成本投资。1 并联电抗器性能比较现阶段，低压并联电抗器多采用干式空心并联电抗器和油浸式并联电抗器两种。环氧包封式空心并联电抗器由于结构简单、价格低等优势在国内获得广泛应用，但经过长时间的运行，已出现了许多运行故障，有的被迫停运处理，有的甚至烧毁设备，如图1 所示。其烧毁的主要原因是:( 1) 空心电抗器表面喷涂的绝缘材料老化及表面污物沉积。在环境湿度大的情况下，表面污层会受潮，导致表面泄漏电流增大，最后形成沿面树枝状放电而烧毁;( 2) 空心电抗器绝缘材料的环境适应能力差。在高海拔、盐雾、昼夜温差大等情况下绝缘老化速度加快。油浸式铁心电抗器在运行稳定性、损耗、占地面积、漏磁、在线监测等多方面拥有较大优势，经过多年的运行与实验验证，干式空心电抗器的劣势正逐渐显现。1. 1 运行稳定性干式空心电抗器线圈以常压固化的环氧树脂为外包绝缘，其可耐受电压极其有限，由于线圈对地电容和匝间纵向电容的影响，电压分布不均匀。在不均匀的电场及潮湿、污秽的作用下，电抗器表面电位梯度较大的地方，空气将局部游离形成电晕和迅速移动的分枝滑闪放电。空气游离也将在绝缘表面产生亚硝酸和硝酸，腐蚀绝缘，最终造成干式空心电抗器匝间击穿短路。因此干式空心电抗器对运行环境的适应能力较差，运行过程中存在安全隐患5。油浸式电抗器绝缘为油纸配合绝缘，绝缘稳定性较高，可保证产品安全稳定地运行。1. 2 损耗由于干式空心并联电抗器以空气为导磁介质，其磁场散发，包封的漏磁通过其它包封时则在该包封产生环流损耗，因此其损耗较大6。而油浸式铁心式并联电抗器由铁心作为导磁介质，其磁场集中，漏磁小，因此其损耗比空心电抗器小很多，常规产品铁心电抗器的损耗只是同容量空心电抗器损耗的1 /3 左右。1. 3 占地面积依据并联电抗器设计数据和安装经验可知，干式空心并联电抗器为每相一台，每组3 台。为避免漏磁影响，其相与相间距须不小于1. 7 倍直径距离，每相周围还须保持不小于1. 1 倍直径距离的空间以防止漏磁污染，因此干式空心电抗器的占地面积相对较大; 油浸式铁心电抗器可制造为三相一体，且由于油浸式铁心电抗器的漏磁微小无需预留漏磁污染距离，因此油浸式铁心电抗器的占地面积小于空心电抗器，见表1。1. 4 漏磁污染油浸式铁心电抗器由于拥有良好的导磁介质，一般不会对周围产生电磁污染，不会影响一些控制设备的正常工作，其漏磁几乎可以不考虑; 干式空心电抗器的漏磁是其一大原理性缺陷。由于漏磁污染，干式空心并联电抗器不适合户内运行7 - 8。另外，干式空心电抗器的漏磁还易使周围的金属产生环流，这将增大产品运行损耗，同时还威胁变电站内其他设备及运行维护人员的人身健康。一般在1. 7 倍电抗器线圈外径范围内不允许有金属闭合回路，不允许安装金属栅栏，且不允许将空心电抗器安装于封闭的金属外壳内; 由于空心电抗器对外界磁场干扰严重，对电子产品影响较大，需远离居民区、高层建筑，特别是电子产品使用较多的控制中心9 - 10。 1. 5 运行监控方面干式空心电抗器至今依然没有有效的运行监控手段，在电抗器出现事故之前无法对其内部的绝缘结构进行有效的监控。因此，干式空心电抗器事故往往不可预知，均属突发事件，而造成突发停电。油浸式并联电抗器通过对变压器油中气体、油温及油箱内压力的监测来实现对电抗器状态的监控，实现状态化检修。在电抗器绝缘状态出现变化时能够及时反映，从而在一定程度上避免突发事故，提高供电可靠性。油浸式并联电抗器在线监测包括油温、油色谱、油箱内压力、瓦斯在线监测等，系统包括变压器油色谱在线监测系统、温度保护装置、压力保护装置、气体继电器，将监测终端采集到的色谱、油温、压力、瓦斯量等信号传输至站控层设备，实现远方监测。具体配置详见表2。电抗器油色谱监测单元就近安装于电抗器智能组件柜内，智能组件柜包含各子IED，所有数据经过电抗器主IED 后，通过光纤与在线监测系统站控层连接，通信规约为IEC 61850。2 全寿命运行成本分析全寿命周期成本( Life Cycle Cost 或LCC) 方法是从设备/系统或项目的长期经济效益出发，全面考虑设备/系统或项目的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程，在满足性能/可靠性的前提下使全寿命周期成本最小的一种理念和方法。其目标是实现输变电工程全寿命周期内功能匹配、寿命协调和费用平衡。实现安全可靠性、可维护性、可扩展性、节约环保性、可回收性与全寿命周期成本协调统一。避免短期行为，进行多方案比较，选出技术可靠、经济合理、环保节约的最佳方案，取得最大的经济效益与社会效益。因此，在设备采购中，不仅仅是考虑设备的购买价格，更要考虑设备在整个全寿命周期内的支持费用，包括安装、运行、维修、改造、更新直至报废的全过程，其核心内容是对设备或系统的LCC 进行分析计算，以量化值进行决策11。本文依据实际工程中并联电抗器设计数据，对66 kV 干式空心并联电抗器与油浸式铁心并联电抗器( 容量为120 Mvar) 的全寿命运行成本( 按使用时间30 年，利率6. 55%计算现值) 进行对比如表3。使用油浸式铁心并联电抗器比使用干式空心并联电抗器成本节约:2 026. 95 - 1 319. 74 = 707. 21( 万元)此可见，虽然价格上油浸式铁心电抗器比干式空心电抗器高，初期投资较大。但从使用的综合成本看，油浸式铁心电抗器优于干式空心电抗器。3