内蒙40500KVA电石炉补偿改造方案.doc

40500kVA电石炉中压补偿电容器改造方案1、项目现状 内蒙 东屹电石炉容量为40500KVA,110KV进线，炉变设有10kv中压补偿绕组，已安装补偿电容27000kvar(按6%电抗率基波补偿量为23738kvar),分5组通过真空断路器自动投切。由于原补偿方案电炉变中压补偿绕组容易损坏，因此需对整个电容器组及中压补偿绕组馈电系统保护进行改造，以防止将来电容器投运后危及电矿变的第三绕组。2、电炉变中压绕组损坏概率高的原因分析 矿热炉采用中压绕组进行无功补偿造成炉变中压绕组损坏的现象经常发生，一旦变压器损坏，返修停产的周期都比较长，这对生产企业造成了很大的损失。炉变中压绕组容易发生故障的原因主要有以下几点：中压绕组的容量比主绕组的容量小很多，其抗短路的能力也就比主绕组弱很多，一旦发生中压绕组侧的相间短路，往往是中压绕组先损坏。例如31500KVA的变压器，如果中压绕组容量为18000KVA，折算到31.5MVA的短路阻抗百分比为7%时，忽略系统阻抗时短路容量为31.50.07=450MVA，流过一次绕组的短路电流是45031.5=14.3倍，而流过中压绕组的短路电流是45018=25倍，所以中压绕组必然先损坏。从炉变中压出线端到电容器组开关柜之间没有任何保护，而这之间的连接往往是电缆连接，电缆的质量尤其是电缆头的施工质量是整个高压配电装置中最薄弱的。 电容器装置的设计对安全性的影响很重要，而许多厂家往往只从补偿效果考虑而忽略了这一点。电容器的保护必须同时具备过流、速断、过压、欠压、不平衡保护。而且不平衡保护中对于大于3000kvar的电容器应该采用双星不平衡电流保护更合适。电容器单元的保护方式对安全性也十分重要。另一方面大容量电容器（2000kvar以上）只能用断路器投切，而断路器投切次数寿命短，所以不宜频繁自动投切。 电容器容量的调节方式也影响到炉变的安全运行。电炉变中压补偿不适合采用较大容量的分组投切方式，因为每投切一次电容器其合闸涌流都会使炉变中压绕组承受一次较大的电动力冲击，如果频繁冲击将会使炉变中压绕组长期工作后逐渐变形损坏。值得注意的是，中压绕组流过的是纯容性无功电流，而低压绕组流过的是有功加无功电流，而一次绕组流过的是有功加少量无功电流，因此中压绕组的电流总是超前于其它两个绕组，其与其它两个绕组产生的电动力就会在吸力与斥力之间振动，从而造成中压绕组更容易变形，大部分损坏的电炉变经解剖后都发现有中压绕组移位现象。 中压绕组负荷为纯电容，容性电流流过时会在中压绕组上导致电压升高，而感性电流是电压降低，也就是说中压绕组的每匝电势要高于其它绕组，加上投切电容时的瞬时过电压也会造成中压绕组更容易损坏。3、补偿量的估算 据了解，本项目电石炉短网为同极性双排出线，因此炉前功率因数会较低，按0.68自然功率因数1.2倍过负荷补偿到0.95计算，需补偿的基波容量为：Qc=405001.20.68（tanarcos0.68-tanarcos0.95）=24771kvar考虑不是每时每刻都在1.2倍过负荷下运行，原电容器23738kvar的补偿量基本够用。4、改造方案：补偿方案：利用原有的电容器组，但取消分组自动投切方式，即电容器固定投入，新增一台MCR型磁阀式电抗器。电抗器结构与油浸式电力变类似，它是通过对铁心进行直流偏磁调节铁心磁导率从而改变电感实现容量连续可调的，具有占地面积少，造价低于TCR型电抗器，维护方便的优点。设计的电抗器补偿量为12000kvar，因此可以实现1178023780kvar的容量连续可调。为了降低电容器投入时合闸涌流对中压绕组的冲击，原有电容器开关柜继续保留，逐组投入电容器，但投入后不再切除（取消自动投切功能），电容器过补时靠MCR电抗器自动反补平衡无功。保护方案:a) 在炉变中压出线端处安装电流互感器，在中压绕组过流时直接跳电炉变。b) 原电容器开关柜要进行安全性校核，包括断路器开断短路电流能力及保护功能。c) 对电容器组不平衡保护方式进行校核，如不可靠则进行改造。d) 整个补偿装置及馈电系统设以下保护。中压绕组保护过流保护速断保护过压保护欠压保护电容器不平衡保护5、设备明细：MSVC-12000/10 MCR型SVC 1套 内含：BKSMC-12000/10 电抗器本体 1台KZLBAX2 高电位可控阀组箱 1组MCRQYA1 控制保护屏 1面监控计算机 1台XGN2开关柜(用于MCR电抗器，采用SF6断路器) 1面LJW-10 中压出线电流互感器 3