电网的继电保护的分析与设计.doc

CHANGSHACHANGSHA UNIVERSITYUNIVERSITY OFOF SCIENCESCIENCE 配电系统 继电保护 目 录 中文摘要 1 农村配电网的继电保护进行详尽的分析与论述 2 1 1 农村配电网的现状 2 1 2 继电保护的原理及类型 2 1 3 农村配电系统继电保护的主要措施 3 1 4 继电保护的维护措施 4 1 5 加强继电保护的技术改 造 4 2 继电保护的配置及整定计算 5 2 1 继电保护运算目的与试题设计 5 2 2 典型实例的算 5 2 3 原因和解决措施 6 2 4 定值计算工作 6 3 无功补偿效益的简要分析 7 4 产品选型及工程应注意的问题 8 5 结语 10 6 参考文献 10 7 外文资料翻译 11 8 致谢 12 1 农村配电网的继电保护进行详尽的分析与论述 农村配电网的继电保护进行详尽的分析与论述 电力产业作为我国民经济的基础产业 对国家的发展与壮大具有重要作 用 随着科学技术的发展与进步 电力产业的自动化有了长足的进步 继 电保护和安全自动装置也成为了电网安全稳定运行和可靠供电的重要保障 1 农村配电网的现状农村配电网的现状 农村电网主要以中低压电网为主 一般由采用农村电网主要以中低压电网为主 一般由采用 35KV 以下的电压 电压等级的电以下的电压 电压等级的电 网在网络结构 整定原则和管理方式等方面都有较大的差异 首先地区电网存在较多网在网络结构 整定原则和管理方式等方面都有较大的差异 首先地区电网存在较多 的不规则接线形式 例如 开闭所 多重互感线路开闭等 这给整定配合 拓扑识别的不规则接线形式 例如 开闭所 多重互感线路开闭等 这给整定配合 拓扑识别 增添了一定的难度 其次 农村电网结构特点不同 所配备的保护类型也不尽相同 增添了一定的难度 其次 农村电网结构特点不同 所配备的保护类型也不尽相同 整定计算工作人员所选用的整定原则和考虑的问题也不一定相同 因而在整定原则的整定计算工作人员所选用的整定原则和考虑的问题也不一定相同 因而在整定原则的 选取上也更多样和灵活 再次 在运行方式上 同时存在环网运行和开环运行 这对选取上也更多样和灵活 再次 在运行方式上 同时存在环网运行和开环运行 这对 求取极端运行方式带来了极大的挑战 求取极端运行方式带来了极大的挑战 2 继电保护的原理及类型继电保护的原理及类型 继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视 测量 控制和保护的继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视 测量 控制和保护的 自动装置 它能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态 并使断路器跳自动装置 它能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态 并使断路器跳 闸或发出信号 其基本任务是自动 迅速 有选择性地将故障元件从电力系统中切除 闸或发出信号 其基本任务是自动 迅速 有选择性地将故障元件从电力系统中切除 使故障元件免于继续遭到破坏 保证其它无故障部分迅速恢复正常运行 另外 它还使故障元件免于继续遭到破坏 保证其它无故障部分迅速恢复正常运行 另外 它还 能反映出电气元件的不正常运行状态 并根据运行维护的条件 发出信号 减负荷或能反映出电气元件的不正常运行状态 并根据运行维护的条件 发出信号 减负荷或 跳闸 在电力系统中 一旦出现短路故障 就会产生电流急剧增大 电压急剧下降 跳闸 在电力系统中 一旦出现短路故障 就会产生电流急剧增大 电压急剧下降 电压与电流之间的相位角发生变化 以上述物理量的变化为基础 利用正常运行和故电压与电流之间的相位角发生变化 以上述物理量的变化为基础 利用正常运行和故 障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置 如障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置 如 定时限过电定时限过电 流保护 过负荷保护电流 速断保护等 反映电压变化的电压保护 有过电压保护和流保护 过负荷保护电流 速断保护等 反映电压变化的电压保护 有过电压保护和 低电压保护 既反映电流变化又反映电流与电压之间相位角变化的方向过电流保护 低电压保护 既反映电流变化又反映电流与电压之间相位角变化的方向过电流保护 用于反应系统中频率变化的周波保护 专门反映变压器温度变化的温度保护等 用于反应系统中频率变化的周波保护 专门反映变压器温度变化的温度保护等 3 农村配电系统继电保护的主要措施农村配电系统继电保护的主要措施 继电保护是任何一个配电系统中最基本的继电保护类 首先是电流速断保护对于继电保护是任何一个配电系统中最基本的继电保护类 首先是电流速断保护对于 反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护 就是电流速断保护 电流速断保护反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护 就是电流速断保护 电流速断保护 具有简单可靠 动作迅速的优点 因而获得了广泛的应用 缺点是不可能保护线路的具有简单可靠 动作迅速的优点 因而获得了广泛的应用 缺点是不可能保护线路的 全长 并且保护范围直接受运行方式变化的影响 当系统运行方式变化很多 或者被全长 并且保护范围直接受运行方式变化的影响 当系统运行方式变化很多 或者被 保护线路的长度很短时 速断保护就可能没有保护范围 因而不能采用 但在个别情保护线路的长度很短时 速断保护就可能没有保护范围 因而不能采用 但在个别情 况下 有选择性的电流速断也可以保护线路的全长 其次是限时电流速断保护 由于况下 有选择性的电流速断也可以保护线路的全长 其次是限时电流速断保护 由于 有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长 因此可考虑增加一段带时限动作的有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长 因此可考虑增加一段带时限动作的 保护 用来切除本线路上速断保护范围以外的故障 同时也能作为速断保护的后备 保护 用来切除本线路上速断保护范围以外的故障 同时也能作为速断保护的后备 这就是现实电流速断保护 对这个保护的要求 首先是在任何情况下能保护本线路的这就是现实电流速断保护 对这个保护的要求 首先是在任何情况下能保护本线路的 全长 并且具有足够的灵敏性 其次是在满足上述要求的前提下 力求具有最小的动全长 并且具有足够的灵敏性 其次是在满足上述要求的前提下 力求具有最小的动 作时限 在下级线路短路时 保证下级保护优先切出故障 满足选择性要求 再次 作时限 在下级线路短路时 保证下级保护优先切出故障 满足选择性要求 再次 定时限过流保护 作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护 同时作为定时限过流保护 作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护 同时作为 本线路主保护拒动时的近后备保护 也作为过负荷时的保护 一般采用过电流保护 本线路主保护拒动时的近后备保护 也作为过负荷时的保护 一般采用过电流保护 过电流保护通常是指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护 过电流保护通常是指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护 4 继电保护的维护措施继电保护的维护措施 继电保护调试完毕 应做好全面的验收工作 然后提交验收单由相关生产管理单继电保护调试完毕 应做好全面的验收工作 然后提交验收单由相关生产管理单 位组织检修 运行 生产等部门进行保护整组实验 开关合跳试验 合格并确认拆动位组织检修 运行 生产等部门进行保护整组实验 开关合跳试验 合格并确认拆动 的标志 接线 压板已恢复正常现场文明卫生清洁干净之后 在验收单上签字 保护的标志 接线 压板已恢复正常现场文明卫生清洁干净之后 在验收单上签字 保护 定值或二次回路变更时 进行整定值或保护回路与有关注意事项的核对 并在更改簿定值或二次回路变更时 进行整定值或保护回路与有关注意事项的核对 并在更改簿 上上 记录保护装置变动的具体情况更改负责人 值班负责人签名 保护主设备的改造还记录保护装置变动的具体情况更改负责人 值班负责人签名 保护主设备的改造还 要进行试运行或试运行试验 如 差动保护更换 就应作六角图实验合格 方可投运 要进行试运行或试运行试验 如 差动保护更换 就应作六角图实验合格 方可投运 巡视检查设备是及时发现隐患 避免事故的重要途径 也是电网值班人员的一项重要巡视检查设备是及时发现隐患 避免事故的重要途径 也是电网值班人员的一项重要 工作 除了交接班的检查外 班中安排一次较全面的详细检查 对继电保护巡视检查工作 除了交接班的检查外 班中安排一次较全面的详细检查 对继电保护巡视检查 的内容有 保护压板 自动装置均按调度要求投入开关 压板位置正确 各回路接线的内容有 保护压板 自动装置均按调度要求投入开关 压板位置正确 各回路接线 正常 无松脱 发热现象及焦臭味存在 熔断器接触良好 继电器接点完好 带电的正常 无松脱 发热现象及焦臭味存在 熔断器接触良好 继电器接点完好 带电的 触点无大的抖动及烧损 线圈及附加电阻无过热 路分别无开路 短路 指示灯 运触点无大的抖动及烧损 线圈及附加电阻无过热 路分别无开路 短路 指示灯 运 行监视灯指示正常 表计参数符合要求 光字牌 警铃事故音响情况完好 微机保护行监视灯指示正常 表计参数符合要求 光字牌 警铃事故音响情况完好 微机保护 打印机动作后还应检查报告的时间及参数 当发现报告异常时 及时通知继保人员处打印机动作后还应检查报告的时间及参数 当发现报告异常时 及时通知继保人员处 理 理 5 加强继电保护的技术改造加强继电保护的技术改造 针对直流系统中 直流电压脉动系数大 多次发生晶体管及微机保护等工作不正针对直流系统中 直流电压脉动系数大 多次发生晶体管及微机保护等工作不正 常的现象 将原硅整流装置改造为整流输出交流分量小 可靠性高的集成电路硅整流常的现象 将原硅整流装置改造为整流输出交流分量小 可靠性高的集成电路硅整流 电装置 针对雨季及潮湿天气经常发生直流失电现象 首先将其升压站户外端子箱中电装置 针对雨季及潮湿天气经常发生直流失电现象 首先将其升压站户外端子箱中 的易老化端子排更换为陶瓷端子 提高二次绝缘水平 其次 核对整改二次回路 使的易老化端子排更换为陶瓷端子 提高二次绝缘水平 其次 核对整改二次回路 使 其控制 保护 信号 合闸及热工回路逐步分开 在开关室加装熔断器分路开关箱 其控制 保护 信号 合闸及热工回路逐步分开 在开关室加装熔断器分路开关箱 便于直流失电的查找与处理 也避免直流失电时引起的保护误动作 对缺陷多 超期便于直流失电的查找与处理 也避免直流失电时引起的保护误动作 对缺陷多 超期 服役且功能不满足电网要求的服役且功能不满足电网要求的 35KV 以下线路保护的要求时应时更换微机线路保护 以下线路保护的要求时应时更换微机线路保护 从而保证了保护装置的正常运行 达到提高系统稳定的作用 技术改造中 对保护进从而保证了保护装置的正常运行 达到提高系统稳定的作用 技术改造中 对保护进 行重新选型 配置时 首先考虑的是满足可靠性 选择性 灵敏性及快速性 其次考行重新选型 配置时 首先考虑的是满足可靠性 选择性 灵敏性及快速性 其次考 虑运行维护 调试方便 且便于统一管理 优选经运行考验且可靠的保护 个别新保虑运行维护 调试方便 且便于统一管理 优选经运行考验且可靠的保护 个别新保 护可少量试运行 在取得经验后再推广运用 护可少量试运行 在取得经验后再推广运用 35KV 以下线路两套保护优选不同原理和以下线路两套保护优选不同原理和 不同厂家的产品 取长补短 这就不致因一个厂研制 制造的两套保护在同一特殊原不同厂家的产品 取长补短 这就不致因一个厂研制 制造的两套保护在同一特殊原 因时 同时误动或拒动 针对微机 集成电路型保护性能优越 优点突出 但抗外界因时 同时误动或拒动 针对微机 集成电路型保护性能优越 优点突出 但抗外界 干扰能力差的特点 交 直流回路选用铠装铅包电缆 两端屏蔽接地 装置接地线保干扰能力差的特点 交 直流回路选用铠装铅包电缆 两端屏蔽接地 装置接地线保 证足够截面且可靠 完好 抗干扰电容按证足够截面且可靠 完好 抗干扰电容按 反措反措 要求引接 现场二次回路老化 保护要求引接 现场二次回路老化 保护 压板及继电器的接线标号头 电缆标示牌模糊不清及部分信号掉牌无标示现象 应重压板及继电器的接线标号头 电缆标示牌模糊不清及部分信号掉牌无标示现象 应重 新标示 做到美观 准确 清楚 组织对二次回路全面检查 清除基建遗留遗弃的电新标示 做到美观 准确 清楚 组织对二次回路全面检查 清除基建遗留遗弃的电 缆寄生二次线 整理并绘制出符合实际的二次图纸供使用 杜绝回路错误或寄生回路缆寄生二次线 整理并绘制出符合实际的二次图纸供使用 杜绝回路错误或寄生回路 引起的保护误动作 引起的保护误动作 在技术飞速发展和市场需求不断增长的双重促进下 电网建设在近几年内得到了在技术飞速发展和市场需求不断增长的双重促进下 电网建设在近几年内得到了 迅猛发展 地区电网的输送容量和电网规模也得到了大幅度提高 电网安全运行对继迅猛发展 地区电网的输送容量和电网规模也得到了大幅度提高 电网安全运行对继 电保护提出的要求也越来越苛刻 农村电网部门应根据不同的条件与环境进行完善的电保护提出的要求也越来越苛刻 农村电网部门应根据不同的条件与环境进行完善的 电网继电保护工作 为人民生活提供有利的保障 电网继电保护工作 为人民生活提供有利的保障 2继电保护的配置及整定计算继电保护的配置及整定计算 鉴于配变无功补偿是供电企业和用户普遍关注的工作 现在开始 本文重点对配变鉴于配变无功补偿是供电企业和用户普遍关注的工作 现在开始 本文重点对配变 无功补偿及工程问题进行分析和探讨 无功补偿及工程问题进行分析和探讨 2 1 继电保护运算目的与试题设计继电保护运算目的与试题设计 通过设计 使学生掌握和应用电力系统继电保护的设计 整定计算 资料整通过设计 使学生掌握和应用电力系统继电保护的设计 整定计算 资料整 理查询和电气绘图等使用方法 在此过程中培养学生对各门专业课程整体观念综理查询和电气绘图等使用方法 在此过程中培养学生对各门专业课程整体观念综 合能力 通过较为完整的工程实践基本训练 为全面提高学生的综合素质及增强合能力 通过较为完整的工程实践基本训练 为全面提高学生的综合素质及增强 工作适应能力打下一定的基础 工作适应能力打下一定的基础 2 2 典型实例的算典型实例的算 例 某变电站例 某变电站 10kV 出线 带两台容量出线 带两台容量 SN 为为 1000kVA 变压器 短路阻抗变压器 短路阻抗 UK 为为 6 资料提供 资料提供 TA 变比变比 N 为为 600 5 实际变比 实际变比 N 为为 1000 1 保护定值计算 保护定值计算 TATA 变比变比 N N 取取 600 5600 5 过流保护按躲过最大负荷电流整定 过流保护按躲过最大负荷电流整定 I 1 5 2SN 31 2UeN 1 37AI 1 5 2SN 31 2UeN 1 37A 则一般定值最小可选 则一般定值最小可选 600 5600 5 2A2A 而实际情况 而实际情况 TATA 变比变比 N N 取取 1000 11000 1 代入 代入 I 0 16AI 0 16A 可选择 可选择 1000 11000 1 1A1A 速断按躲过变压器低压侧短路整定 速断按躲过变压器低压侧短路整定 短路阻抗标么值 取基准容量短路阻抗标么值 取基准容量 SB 100SB 100MVAMVA 基准电压 基准电压 UB 10 5kVUB 10 5kV 基准电流 基准电流 IB 5500AIB 5500A 当 当 UB UNUB UN 时时 X UK SB 100 SN 6X UK SB 100 SN 6 I 1 3 5500 X N 9 93AI 1 3 5500 X N 9 93A N N 取取 600 5600 5 一般最小可取 一般最小可取 600 5600 5 10A10A 而实际情况 而实际情况 N 1000 1N 1000 1 1 3 5500 X N 1 19A1 3 5500 X N 1 19A 可选取 可选取 1000 11000 1 2A2A 结论 可见实际为结论 可见实际为 1000 11000 1 的的 TATA 按照 按照 600 5600 5 计算 所选定值将相差悬殊 计算 所选定值将相差悬殊 2 3原因和解决措施原因和解决措施 由设备运行维护单位建立由专人负责的设备运行管理数据库 数据库要做的时时更由设备运行维护单位建立由专人负责的设备运行管理数据库 数据库要做的时时更 新 准确无误 资源共享 新 准确无误 资源共享 作为提供资料单位 应对定值所需资料的正确性引起足够的重视 这是进行定值计算作为提供资料单位 应对定值所需资料的正确性引起足够的重视 这是进行定值计算 的基础工作 错误或不准确的资料会直接导致继电保护装置不能正确动作 造成严重的基础工作 错误或不准确的资料会直接导致继电保护装置不能正确动作 造成严重 后果 后果 复杂的定值计算单位 应针对不同的工程内容 不同的定值计算工作 提供计算所需复杂的定值计算单位 应针对不同的工程内容 不同的定值计算工作 提供计算所需 资料清单列表 以便工程组织单位尽快提供全部资料 资料清单列表 以便工程组织单位尽快提供全部资料 2 4 定值计算工作定值计算工作 定值计算是决定保护装置正确动作的关键环节 定值计算人员应具备高度的工作定值计算是决定保护装置正确动作的关键环节 定值计算人员应具备高度的工作 责任心 树立全局观念和整体观念 整定计算工作应严格遵守整定计算基本原则 局责任心 树立全局观念和整体观念 整定计算工作应严格遵守整定计算基本原则 局 部服从整体 下级服从上级 局部问题自行消化 尽可能的照顾地区电网和下一级电部服从整体 下级服从上级 局部问题自行消化 尽可能的照顾地区电网和下一级电 网的需求 保证重要政治用户供电 满足继电保护和安全自动装置可靠性 选择性 网的需求 保证重要政治用户供电 满足继电保护和安全自动装置可靠性 选择性 灵敏性 速动性的要求 在不满足时应合理取舍 灵敏性 速动性的要求 在不满足时应合理取舍 保护装置为适合现场需要不断更新换代 特别是微机保护装置版本不断升级 整定计保护装置为适合现场需要不断更新换代 特别是微机保护装置版本不断升级 整定计 算人员不得不花费大量时间和精力 逐字逐句的学习研究新内容 与保护装置厂家技算人员不得不花费大量时间和精力 逐字逐句的学习研究新内容 与保护装置厂家技 术人员反复沟通 掌握原理和动作逻辑 在采用新的微机保护装置时很容易出错 术人员反复沟通 掌握原理和动作逻辑 在采用新的微机保护装置时很容易出错 由于保护装置来自不同的厂家 有时会有同一种保护定义不同 名称各异 容易引起由于保护装置来自不同的厂家 有时会有同一种保护定义不同 名称各异 容易引起 混淆 有些保护厂家说明书写的不够详细 比如缺少逻辑回路图 使整定计算人员很混淆 有些保护厂家说明书写的不够详细 比如缺少逻辑回路图 使整定计算人员很 难判断保护是否动作 还有的厂家定值菜单内容过于繁琐 比如设很多控制字和投退难判断保护是否动作 还有的厂家定值菜单内容过于繁琐 比如设很多控制字和投退 压板 压板 二次接线修改的图纸变更工作不及时 二次接线修改的图纸变更工作不及时 整定计算人员对于新装置的内容 含义和二次回路不清楚 没有很好的掌握 以致定整定计算人员对于新装置的内容 含义和二次回路不清楚 没有很好的掌握 以致定 值内容出错 值内容出错 保护装置先天不足 比如有些老型号的装置 定值单位步进较大 小数点之后整不出保护装置先天不足 比如有些老型号的装置 定值单位步进较大 小数点之后整不出 来 影响了定值单的准确性 甚至影响了上下级的配合关系 来 影响了定值单的准确性 甚至影响了上下级的配合关系 整定人员没有参加有关继电保护配置 设计审查和设备选型等工作 到了计算定值的整定人员没有参加有关继电保护配置 设计审查和设备选型等工作 到了计算定值的 时候才发现问题 特别是装置本身存在设计缺陷时很难得到修改 使保护配置先天不时候才发现问题 特别是装置本身存在设计缺陷时很难得到修改 使保护配置先天不 足 足 下级定值没有与上级定值接口 上级改线路定值 下级更换变压器 没有及时通知上下级定值没有与上级定值接口 上级改线路定值 下级更换变压器 没有及时通知上 下级单位配合 使保护定值失去配合关系 下级单位配合 使保护定值失去配合关系 线路切改或更换变压器后没有及时修改系统阻抗 使定值计算出现偏差 线路切改或更换变压器后没有及时修改系统阻抗 使定值计算出现偏差 3 无功补偿效益的简要分析无功补偿效益的简要分析 配变低压无功补偿能有效降低配电变及以上输配电网的损耗 由于计算整个电网损配变低压无功补偿能有效降低配电变及以上输配电网的损耗 由于计算整个电网损 耗涉及因素多 工作量大 下面仅以图耗涉及因素多 工作量大 下面仅以图 1 中节点中节点 4 的的 1000kVA 变压器为例 通过简单变压器为例 通过简单 计算 说明无功补偿具有巨大的直接和间接效益 计算 说明无功补偿具有巨大的直接和间接效益 设补偿前节点设补偿前节点 4 变压器满载运行 视在功率变压器满载运行 视在功率 S 1000KVA 功率因数 功率因数 COS 0 85 年 年 用电时间为用电时间为 T 3000 小时 计算 小时 计算 1 若将 若将 COS 提高到提高到 0 95 计算需要的补偿电容 计算需要的补偿电容 器容量 器容量 2 补偿前需要支付的年费用 补偿前需要支付的年费用 3 补偿装置单位投资为 补偿装置单位投资为 150 元元 kvar 补偿装 补偿装 置本身损耗为置本身损耗为 3 投资回收率为 投资回收率为 10 年 计算补偿后的年效益 年 计算补偿后的年效益 根据已知条件 可计算补偿前根据已知条件 可计算补偿前 P1 SCOS 1 1000 0 85 850kW Q Q1 1 Ssin Ssin 1 1 1000 0 526781000 0 52678 526 78kvar526 78kvar 3 1 求需要安装的补偿电容器容量求需要安装的补偿电容器容量 x 因装置本身有功损耗为因装置本身有功损耗为 3 补偿后的电网无功 补偿后的电网无功 Q2 526 78 x 要求 要求 COS 为为 0 95 可求 可求 tg 2 0 3287 于是有 于是有 可求补偿容量可求补偿容量 x 245 73 246kvar 3 2 补偿前需要支付的年费用补偿前需要支付的年费用 基本电费 一般按最大负荷收取 设每基本电费 一般按最大负荷收取 设每 KVA 收取的费用为收取的费用为 180 元元 年 故有年 故有 FJ1 180 1000 18 万元万元 电量电费 设每电量电费 设每 KWh 为为 0 4 元 故有元 故有 FD1 0 4 850 3000 102 万元万元 补偿前年费用 补偿前年费用 FZ1 FJ1 FD1 18 102 120万元万元 3 3补偿后需要支付的年费用和年效益补偿后需要支付的年费用和年效益 补偿后的视在功率和基本电费 补偿后的视在功率和基本电费 kVA FJ2 180 857 15 426 万元万元 电量电费 电量电费 FD2 0 4 850 0 03 246 3000 102 88 万元万元 补偿装置折旧费 补偿装置折旧费 Ff 150 246 10 0 369 万元万元 补偿后年费用 补偿后年费用 FZ2 FJ2 FD2 Ff 15 426 102 88 0 369 118 675 万元万元 安装无功补偿可获得的年效益安装无功补偿可获得的年效益 F FZ1 FZ2 120 118 675 1 325 万元万元 上面仅仅是无功补偿提高功率因数角度计算的效益 如果计及降低输配电网损耗 上面仅仅是无功补偿提高功率因数角度计算的效益 如果计及降低输配电网损耗 功率因数调整电费 以及节约建设投资 改善电压质量等方面因素 其经济效益更加功率因数调整电费 以及节约建设投资 改善电压质量等方面因素 其经济效益更加 可观 可观 4 产品选型及工程应注意的问题产品选型及工程应注意的问题 低压无功补偿安装地点分散 数量多 且配电网电压 负荷情况复杂 工程中相低压无功补偿安装地点分散 数量多 且配电网电压 负荷情况复杂 工程中相 关问题考虑不周 不仅影响装置正常运行 也带来很多维护 管理等问题 工程问题关问题考虑不周 不仅影响装置正常运行 也带来很多维护 管理等问题 工程问题 必须引起重视 必须引起重视 1 运行及产品可靠性问题 运行及产品可靠性问题 与配电变压器相比 低压补偿装置的维护量无疑要高很多 控制系统越复杂 功与配电变压器相比 低压补偿装置的维护量无疑要高很多 控制系统越复杂 功 能越多 维护工作量越大 有些单位从能越多 维护工作量越大 有些单位从 长远长远 考虑 提出联网 监控等很多要求 无考虑 提出联网 监控等很多要求 无 疑会增大投资和运行维护量 事实是很多没有联网的可能 疑会增大投资和运行维护量 事实是很多没有联网的可能 低压补偿装置的可靠性在开关和电容器 电容器寿命与工作条件有关 因此装置低压补偿装置的可靠性在开关和电容器 电容器寿命与工作条件有关 因此装置 的投切开关是关键 大量工程实践表明 户外配变无功补偿因工作条件差 晶闸管或的投切开关是关键 大量工程实践表明 户外配变无功补偿因工作条件差 晶闸管或 接触器补偿装置难满足可靠性要求接触器补偿装置难满足可靠性要求 2 机电一体开关是最佳选择 机电一体开关是最佳选择 2 产品类型和功能选择问题 产品类型和功能选择问题 对配电台变的补偿控制 有多种类型和不同功能的产品可供选择 城网台变多以对配电台变的补偿控制 有多种类型和不同功能的产品可供选择 城网台变多以 无功补偿为主 很多要求有综合监测功能 农网不同场合要求不同 可考虑配电无功补偿为主 很多要求有综合监测功能 农网不同场合要求不同 可考虑配电 补偿 补偿 补偿补偿 计量 特殊用户可用配电计量 特殊用户可用配电 补偿补偿 计量或补偿计量或补偿 综测 综测 对监控功能的要求高 必然成本高 投资大 建议根据实际需要和使用场合 合对监控功能的要求高 必然成本高 投资大 建议根据实际需要和使用场合 合 理选择功能适用 价位合理的产品 实际工程上 不应出现一个变台安装有多个箱子理选择功能适用 价位合理的产品 实际工程上 不应出现一个变台安装有多个箱子 的情况 的情况 3 控制量选取和控制方式问题 控制量选取和控制方式问题 很多专变补偿装置根据电压控制电容器补偿无功量 这种方式有助于保证用户的很多专变补偿装置根据电压控制电容器补偿无功量 这种方式有助于保证用户的 电压质量 但对电力系统无功补偿不可取 前面图电压质量 但对电力系统无功补偿不可取 前面图 1 线路的电压分析表明 电网的电线路的电压分析表明 电网的电 压水平是由系统情况决定的 若只按电压高或低控制 无功补偿量可能与实际需求相压水平是由系统情况决定的 若只按电压高或低控制 无功补偿量可能与实际需求相 差很大 容易出现无功过补偿或欠补偿 从电网降低网损角度 取无功功率为控制量差很大 容易出现无功过补偿或欠补偿 从电网降低网损角度 取无功功率为控制量 是最佳控制方式 是最佳控制方式 4 补偿效果和补偿容量问题 补偿效果和补偿容量问题 前面实例分析表明 配变低压补偿无功可提高配变功率因数 降低配变损耗 但前面实例分析表明 配变低压补偿无功可提高配变功率因数 降低配变损耗 但 只节点只节点 6 配变装补偿 对配变装补偿 对 10kV 线路降损作用很小 因此 某条线路配变安装补偿数量线路降损作用很小 因此 某条线路配变安装补偿数量 少或补偿容量不足 影响全网 线路 降损和电压改善效果 少或补偿容量不足 影响全网 线路 降损和电压改善效果 前面计算方法确定补偿容量 对实际工程难以实现 配电网日负荷变化大 负荷前面计算方法确定补偿容量 对实际工程难以实现 配电网日负荷变化大 负荷 性质不同 补偿容量要求也不同 大量工程实践表明 对动态补偿在配变容量性质不同 补偿容量要求也不同 大量工程实践表明 对动态补偿在配变容量 20 30 内 同时 对个别情况可能需要进行特殊处理 内 同时 对个别情况可能需要进行特殊处理 5 无功倒送和三相不平衡问题 无功倒送和三相不平衡问题 无功倒送会增加线路和变压器的损耗 加重线路供电负担 为防止三相不平衡系无功倒送会增加线路和变压器的损耗 加重线路供电负担 为防止三相不平衡系 统的无功倒送 应要求控制器检测 计算三相无功投切控制 固定补偿部分容量过大 统的无功倒送 应要求控制器检测 计算三相无功投切控制 固定补偿部分容量过大 容易出现无功倒送 一般动态补偿能有效避免无功倒送 容易出现无功倒送 一般动态补偿能有效避免无功倒送 系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗 对三相不平衡较大的负荷 比如系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗 对三相不平衡较大的负荷 比如 机关 学校等单相负荷多的用户 应考虑采用分相无功补偿装置 并不是所有厂家的机关 学校等单相负荷多的用户 应考虑采用分相无功补偿装置 并不是所有厂家的 控制器都具有分相控制功能 这是工程中必须考虑的问题 控制器都具有分相控制功能 这是工程中必须考虑的问题 6 谐波影响和电容器保护问题 谐波影响和电容器保护问题 谐波影响会使电容器过早损坏或造成控制失灵 谐波放大会使干扰更加严重 工谐波影响会使电容器过早损坏或造成控制失灵 谐波放大会使干扰更加严重 工 程中应掌握用户负荷性质 必要时应对补偿系统的谐波进行测试 存在谐波但不超标程中应掌握用户负荷性质 必要时应对补偿系统的谐波进行测试 存在谐波但不超标 可选抗谐波无功补偿装置 而谐波超标则应治理谐波 可选抗谐波无功补偿装置 而谐波超标则应治理谐波 电容器耐压标准为电容器耐压标准为 1 1UN 补偿控制器过压保护一般取 补偿控制器过压保护一般取 1 2UN 超过必须跳闸 如 超过必须跳闸 如 图图 1 线路首端节点配变的补偿装置可线路首端节点配变的补偿装置可 能发生跳闸 实际工程中 对电压较高电网的装置应予以关注 能发生跳闸 实际工程中 对电压较高电网的装置应予以关注 总之 由于配电网负荷 场合的复杂性 虽然装置容量小 电压低 却有很多值总之 由于配电网负荷 场合的复杂性 虽然装置容量小 电压低 却有很多值 得认真分析和思考的问题 特别是台变补偿在户外 使用环境差 工程上应给予足够得认真分析和思考的问题 特别是台变补偿在户外 使用环境差 工程上应给予足够 的重视 的重视 5 结语结语 电网无功补偿是一项建设性的技术措施 对电网安全 优质 经济运行有重要作电网无功补偿是一项建设性的技术措施 对电网安全 优质 经济运行有重要作 用 由于篇幅限制 本文重点对配电网的无功补偿技术进行了分析 探讨 分析计算用 由于篇幅限制 本文重点对配电网的无功补偿技术进行了分析 探讨 分析计算 结果和大量工程实践表明 虽然配变无功补偿容量小 电压低 但工程中却有很多技结果和大量工程实践表明 虽然配变无功补偿容量小 电压低 但工程中却有很多技 术问题值得认真分析和思考 而无功补偿工程是供电企业和产品厂家双方的事情 都术问题值得认真分析和思考 而无功补偿工程是供电企业和产品厂家双方的事情 都 应充分重视解决工程中的问题应充分重视解决工程中的问题 参考文献参考文献 1 赵登福 司哲 杨靖等 新型变电站电压无功综合控制装置的研制赵登福 司哲 杨靖等 新型变电站电压无功综合控制装置的研制 J 电网技术 电网技术 2000 24 6 14 17 2 刘连光 林峰 姚宝琪 机电一体开关低压无功补偿装置的开发和应用刘连光 林峰 姚宝琪 机电一体开关低压无功补偿装置的开发和应用 J 电 电 力自动化设备 力自动化设备 2003 23 9 46 48 3 张勇军 任震 廖美英等 张勇军 任震 廖美英等 10kV 长线路杆上无功优化补偿长线路杆上无功优化补偿 J 中国电力 中国电力 2000 33 9 50 52 4 张勇军 任震 李本河等 基于配网潮流计算的杆上无功补偿优化算法研究张勇军 任震 李本河等 基于配网潮流计算的杆上无功补偿优化算法研究 J 华南理工大学学报 华南理工大学学报 2001 29 4 22 25 5 曹光祖 应系统地重视分散和终端无功补偿曹光祖 应系统地重视分散和终端无功补偿 J 低压电器 低压电器 1999 5 27 30 6 朱国荣 李民族等 配电变压器的晶闸管串联调压方法朱国荣 李民族等 配电变压器的晶闸管串联调压方法 J 变压器 变压器 2002 39 7 22 2 7 刘连光 姚海燕 伦涛 晶闸管分级电压调节器和配电网调压技术刘连光 姚海燕 伦涛 晶闸管分级电压调节器和配电网调压技术 J 电 电 工技术 工技术 2004 4 5 7 外文资料翻译 A 原文原文 配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法 由于用户的日负荷变化大 通常采配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法 由于用户的日负荷变化大 通常采 用微机控制 跟踪负荷波动分组投切电容器补偿 总补偿容量在几十至几百千乏不等 用微机控制 跟踪负荷波动分组投切电容器补偿 总补偿容量在几十至几百千乏不等 目的是提高专用变用户功率因数 实现无功的就地平衡 降低配电网损耗和改善用户电目的是提高专用变用户功率因数 实现无功的就地平衡 降低配电网损耗和改善用户电 压质量 压质量 配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高 降损节能效果好 但由于配电变配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高 降损节能效果好 但由于配电变 压器的数量多 安装地点分散 因此补偿工程的投资较大 运行维护工作量大 也因压器的数量多 安装地点分散 因此补偿工程的投资较大 运行维护工作量大 也因 此要求厂家要尽可能降低装置的成本 提高装置的可靠性 此要求厂家要尽可能降低装置的成本 提高装置的可靠性 采用接触器投切电容器的冲击电流大 影响电容器和接触器的使用寿命 用晶闸管采用接触器投切电容器的冲击电流大 影响电容器和接触器的使用寿命 用晶闸管 投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题 但明显缺点是装置存晶闸管功率损投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题 但明显缺点是装置存晶闸管功率损 耗 需要安装风扇和散热器来通风与散热 而散热器会增大装置的体积 风扇则影响耗 需要安装风扇和散热器来通风与散热 而散热器会增大装置的体积 风扇则影响 装置的可靠性 装置的可靠性 为解决这些问题 笔者组织开发 研制了机电一体开关无功补偿装置为解决这些问题 笔者组织开发 研制了机电一体开关无功补偿装置 2 机电开关 机电开关 补偿装置典型接线如图补偿装置典型接线如图 2 所示 装置采用固定补偿与分组补偿结合 以降低装置的生所示 装置采用固定补偿与分组补偿结合 以降低装置的生 产成本 装置能实现分相补偿 以满足三相不平衡系统的需要 机电开关控制使装置产成本 装置能实现分相补偿 以满足三相不平衡系统的需要 机电开关控制使装置 既有晶闸管开关的优点 又具有接触器无功率损耗的优点 几千台装置的现场运行 既有晶闸管开关的优点 又具有接触器无功率损耗的优点 几千台装置的现场运行 试验表明 机电开关补偿装置体积小 可靠性高 能满足户外环境 长期工作需要 试验表明 机电开关补偿装置体积小 可靠性高 能满足户外环境 长期工作需要 机电开关的原理与技术详见文献机电开关的原理与技术详见文献 2 低压补偿装置安装地点分散 数量大 运行维护是补偿工程需要重点考虑的问题 低压补偿装置安装地点分散 数量大 运行维护是补偿工程需要重点考虑的问题 另外 配电系统负荷情况复杂 系统可能存在谐波 三相不平衡 以及防止出现过补另外 配电系统负荷情况复杂 系统可能存在谐波 三相不平衡 以及防止出现过补 偿等问题 这些工程中应注意的问题后面详细介绍偿等问题 这些工程中应注意的问题后面详细介绍 为解决这些问题 笔者组织开发 研制了机电一体开关无功补偿装置为解决这些问题 笔者组织开发 研制了机电一体开关无功补偿装置 2 机电开关补偿 机电开关补偿 装置典型接线如图装置典型接线如图 2 所示 装置采用固定补偿与分组补偿结合 以降低装置的生产成所示 装置采用固定补偿与分组补偿结合 以降低装置的生产成 本 装置能实现分相补偿 以满足三相不平衡系统的需要 机电开关控制使装置既有本 装置能实现分相补偿 以满足三相不平衡系统的需要 机电开关控制使装置既有 晶闸管开关的优点 又具有接触器无功率损耗的优点 几千台装置的现场运行 试验晶闸管开关的优点 又具有接触器无功率损耗的优点 几千台装置的现场运行 试验 表明 机电开关补偿装置体积小 可靠性高 能满足户外环境 长期工作需要 机电表明 机电开关补偿装置体积小 可靠性高 能满足户外环境 长期工作需要 机电 开关的原理与技术详见文献开关的原理与技术详见文献 2 B 译文译文 Low voltage power distribution variable compensation Low voltage power distribution variable compensation is the most common application of the compensation As users of the load changes the commonly used computer control tracking load fluctuations packet switching capacitor compensation the total compensation capacity in dozens to hundreds of lack of range Variable exclusive purpose is to improve the power factor users in situ reactive achieve balance reduce loss and improve the distribution network users voltage quality Low voltage distribution transformer reactive power compensation is the advantage of the high power factor compensation Energy Conservation yielded a good result However as the number of distribution transformers installation locations scattered it will invest a larger compensation operation and maintenance workload and therefore asked manufacturers to minimize installation costs improve device reliability Using contacts with the impact of switching capacitor current capacitors and contactor affect the useful life Thyristor Switched capacitor used to solve contactor switching capacitor existing problems but the obvious shortcomings of the device thyristor power loss the need to install ventilation fan and radiator and cooling the radiator will increase plant size fan affected the device reliability Figure 2 electromechanical switch integrated reactive compensation devices wiring diagram To solve these problems the author Development Organization developed electromechanical switch integrated reactive compensation devices 2 electromechanical switching devices typical compensation wiring figure 2 below Installations in fixed compensation and compensation combined group in order to reduce the production cost of installation device to achieve phase separation compensation unbalanced three phase system to meet the needs Electromechanical Switches control devices to the advantage of both thyristor switches and had no contact with power loss advantages Thousands of Taiwan devices running experiments show that electromechanical switch compensation device small size high reliability to meet the outdoor environment and long term operational needs Principle and electromechanical switch technology detailed in the literature 2 致谢 致谢 本论文是在老师的悉心指导下完成的 我向导师表示崇高的敬意和衷心致谢本论文是在老师的悉心指导下完成的 我向导师表示崇高的敬意和衷心致谢 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆