变电站并联补偿电容器组的配置.docx

变电站并联补偿电容器组的配置前言为了减少电网中输送的无功功率，降低有功电量的损失，改善电压质量，供电企业普遍在变电站内安装并联补偿电容器组(以后简称电容器组)。电容器组由电容器、串联电抗器、避雷器、断路器、放电线圈及相应的控制、保护、仪表装置组成。目前，国内绝大部分电容器制造厂只生产电容器，其他设备均需外购，在成套设计成套供货方面尚有不足之处。使用单位必须对电容器及配套设备进行选型。由于各地的具体情况不同，在电容器组的设备选型、安装布置上差别很大，本文就此提出一些分析意见。2　电容器容量的选择电容器组容量的配置应使电网的无功功率实现分层分区平衡，各电压等级之间要尽量减少无功功率的交换。由于电容器组在运行中的容量不是连续可调的，从减少电容器组的投切次数、提高功率因数的角度出发，希望电容器组在大部分时间内能正常投入运行而不发生过补偿。通过对变电站负荷变化情况的分析，徐州地区变电站负荷率一般在70%～80%之间，一天当中约有2/3的时间负荷水平在平均负荷以上。我们以变电站变压器低压侧全年无功电度量除以年运行时间求出年平均无功负荷，电容器组容量按照年平均无功负荷的90%选取。实际运行时，由于电容器组额定电压一般为电网额定电压的1.1倍，而变电站低压母线电压一般控制在电网额定电压的1～1.07倍，电容器组实际容量要降低5.4%～17.4%，从而保证了电容器组在绝大部分时间内都能投入运行。对于负荷季节性变化比较大的农村变电站和预计近期内负荷将有较大增长的变电站，电容器组容量可以适当增加，但要求电容器组必须能减容运行。这一点对集合式与箱式电容器而言，要求具有中间容量抽头，组架式和半封闭式电容器组只要将熔断器去掉几只即可。同时要求配有抑制谐波放大作用的串联电抗器有中间容量抽头，以保证电抗率不变。增加电容器分组数有利于提高补偿效果，但是相应地要增加设备投资，所有35～110kV变电站内电容器组一般按照一台变压器配置一组。从降低单位千乏投资的角度出发，单组电容器组容量不能太小。以10kV全膜三相集合式电容器组为例比较3600kvar和1200kvar电容器组的单位千乏投资。两种电容器组均配置三台单相放电线圈(单台放电容量1700kvar)，三只氧化锌避雷器，1%的干式空芯串联电抗器，一组真空开关柜，电力电缆长度40m，土建及安装费按照设备总投资的25%计算。各项投资详见表1。根据表1计算，3600kvar和1200kvar电容器组的单位千乏投资分别为65.5元和142.8元。1200kvar电容器组的单位千乏投资已经超过自动投切的10kV线路杆上式电容器组的单位千乏投资。因此，变电站内电容器组单组容量不宜小于1200kvar。表1　电容器组投资比较表　单位：万元成套设备真空开关柜电缆土建安装总投资3600kvar13.174.51.24.7223.591200kvar84.51.23.4317.133　电容器组的选型3.1　型式选择就电容器组而言，目前国内常用的主要有组架式、半封闭式、集合式、箱式四种，各有其优缺点。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，框架采用热镀锌的型钢材料，是传统的结构形式。这类产品使用时间最长，运行经验丰富。优点是安全距离大、故障影响范围小、检修维护方便、容量增减灵活、单位容量造价较低。缺点是占地面积较大、安装及检修维护工作量大。除城市中心地段变电站外，多数变电站占地问题容易解决。因此，这类装置仍然是今后大量使用的主导产品。为缩小占地面积可选用单台容量较大的全膜壳式电容器。半封闭式电容器组是将单台壳式电容器双排卧放，端子向里，底部朝外，电容器带电部分用金属封闭起来，四周外壳接地。国外最早由ABB公司开发，在欧美得到广泛的应用。国内主要由桂林和锦州电容器厂生产。优点是结构紧凑，不需要设置隔离围栏，占地面积较小，容量增减灵活，单位容量造价较低。缺点是带电部分封闭后通风散热条件较差，绝缘子上易积灰，内部湿度较大时易形成凝露，造成闪络放电。运行中已发生多次事故，应进一步改进完善，目前不宜广泛推广应用。变电站并联补偿电容器组的配置集合式电容器是将单台壳式电容器经串并联后装入大油箱内并充以绝缘油制成。国外最早由日本日新公司开发，国内则在1985年由合阳电力电容器厂首先开发成功。目前已有合阳、西安、锦州、无锡等厂的多种型号产品通过了两部鉴定，产量逐年大幅度提高，1996年已占到高压并联电容器年产量的20%。其优点是结构紧凑占地面积小，接头少，安装和运行维护工作量很小。为克服容量不能调整的缺点，无锡电容器厂开发了可调容量的集合式电容器，按照容量调整范围划分有50%/100%和33.3%/66.7%/100%两类产品。由于单元壳式电容器完全浸入绝缘油中，防止了单元壳式电容器的外绝缘发生故障。单元壳式电容器内部配有内熔丝，少