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    新聞資訊
    調壓無功補償裝置在輸電系統電壓、無功功率控制中的應用
    日期:2016-07-01  人氣:779
        電力系統的電壓變動大,不僅將影響到用戶的各種電氣設備的正常使用或壽命等,還將影響到裝設于電電力系統的各種電氣設備的絕緣設計,使系統的穩定運行、高效率運行造成障礙。為了發揮聯接于電電力系統中的所有電氣設備、電力設備的正常功能,必須進行電壓、無功功率控制。在進行電壓調節時,通常應控制無功功率,本文主要介紹了幾種無功功率的調整方法,并分析了對比了幾種方法的特點、缺陷,以及無功自動補償裝置在電力系統應用產生的效益。
        電力系統的電壓隨著負荷、發電能力的變化而不斷變化。如電壓的變動大,不僅將影響到用戶的各種電氣設備的正常使用或壽命等,還將影響到裝設于電電力系統的各種電氣設備的絕緣設計,使系統的穩定運行、高效率運行造成障礙。所以為了發揮聯接于電電力系統中的所有電氣設備、電力設備的正常功能,求得系統的穩定、高效率運行,必須進行電壓、無功功率控制。
        一、傳統的無功補償裝置
        1、為了保證系統母線電壓恒定,要改變無功補償的容量,只要通過投入一組或幾組電容器組,即改變接入系統的電容值。國內目前的變電站無功補償設備通常采用手動方式投切電容器,一般是一段母線投一組電容器,而且,電容器的容量都較大,當電容器的補償容量大于變電站的無功缺額時,投入電容器就會出現過補,而不投又會欠補。
        傳統補償設備存在主要問題:
          (1)單組補償容量大,無功補償不細。
          (2)經常出現過補與欠補,經常處于設備閑置狀態,設備利用率低,無功補償效果不理想,浪費投資。
          (3)在投切電容器組時,存在較大的涌流及操作過電壓,容易造成開關和電容器的損壞。
        2、分組自動投切無功補償裝置
        后來人們為了滿足多級補償的要求,分組自動投切無功補償裝置,通常的做法是把一個較大容量電容器組拆分為多個小容量的電容器組,投切開關選用真空接觸器,一般接觸器的電氣壽命可達10萬次,可滿足頻繁操作的需要。
        存在缺點:
          (1)拆分的組數越多,需要的真空接觸器、電抗器、放電線圈越多,造價高、占地面積大,所以,一般在設計時,最多拆分成四組,而且電抗器多為干式鐵心電抗器,只能戶內布置。
          (2)這種補償方式,只是在一定程度上細化了補償容量,還是通過開關的動作來改變接入系統的電容值,不能較好解決無功精細補償問題。
        上述兩種無功補償裝置,不管是靠斷路器投切大電容器組,還是靠接觸器分組投切小電容器組,都是通過開關的分合來改變接入系統的電容值,必然存在投切涌流大和操作過電壓等問題,裝置可靠性低,特別是開關和電容器等部件故障率高。還存在無功過補與無功欠補問題。
        二、調壓式無功變電站無功自動補償裝置
        根據電工學原理,電容器組的輸出無功功率與電容器組的電容值成正比,與電容器組的端電壓的平方成正比,即Q=wCU2。調壓式無功變電站無功自動補償裝置就是根據電容器組的輸出無功與電容器組的端電壓的平方成正比研制而成。
        1、該裝置具有如下特點:
          (1)無功補償級數多,補償精細,電容器組利用率高。假設變電站每段母線各安裝一套該裝置,在變電站分列運行時,可分多級進行補償。這對于傳統的無功補償裝置幾乎是不可能實現的。
          (2)采用自耦式有載調壓器,無功功率補償調節過程電容器組不斷電,調壓器每檔之間只有幾百伏,調節過程無過電壓和涌流問題。
          (3)電容器長期工作在額定電壓之下,流過電容器的電流也小于額定電流,且無涌流和過電壓沖擊,使電容器壽命長,成套裝置可靠性高。
          (4)如果變電站供電負荷的諧波電流很小,還可以去掉電抗器,調壓器自身的漏抗可以抑制成套裝置在斷路器投入時的合閘涌流。
          (5)元件數少,電抗器可采用干式空芯電抗器(戶外放置),也可采用干式鐵芯電抗器(戶內放置)。
          (6)適合老站改造。用于老站改造時,該裝置只是在傳統無功補償裝置的斷路器和電容器組之間串聯了一套調壓器,所以原有斷路器、電抗器、電容器、放電線圈等都可以繼續使用。
          (7)非常適合高電壓等級(6kV、10kV、35kV)下的分級無功補償。35kV可頻繁操作的開關價格高、體積大,用該裝置可避免這些問題。
        三、安裝調壓式無功自動補償裝置后產生的效益
        安裝調壓式無功自動補償裝置后產生的效益主要體現在以下幾個方面:
        第一:穩定系統電壓,減少主變分接頭動作頻率。
        調壓式無功自動補償裝置設計原則是先考慮電壓的合格,后考慮無功的合格,在調節之前,將主變分接頭保持在合適位置,即將電壓基準設定在適當的合格范圍內,當負荷增加導致電壓低于合格標準時,自動逐級增大無功量輸出,抬高母線電壓到合格范圍;當負荷減小母線電壓高于合格標準時,減小無功輸出量將母線電壓降低到合格范圍;當電壓處于合格范圍內時,根據無功缺額滿足功率因數要求。
        第二:延長系統及用戶設備使用壽命,保持電容器較高的使用率。
    調壓式無功自動補償裝置的控制原理是把一組大容量無功補償電容器并接在一臺可有載調壓的自藕變壓器的輸出側,自藕變壓器的一次側接在電容開關柜的下方,通過對變壓器多個檔位的調節,改變電容器上的電壓,從而改變無功量。由于電容切換是通過有載調壓方式,電容器在多個檔之間不會出現斷電的過程,電壓調節過程中通過過渡電阻實現過渡,電壓切換時電容器不脫開網絡,不存在由于電源相位形成的電壓疊加問題,調節過程中不會對補償系統和電網及其他電器產生沖擊。并且電容大部分時間工作在較低電壓,可以保證電容器安全,大大延長其使用壽命。
    調壓分接開關,機械壽命長,切換動作速度快,滿足頻繁快速投切要求。調壓裝置在高壓無功補償自動控制裝置的控制下根據系統感性無功的變化,動態調節電容器兩端的電壓,通過特種調壓變壓器實現動態無功的饋送。由計算機構成的高壓無功補償自動控制裝置,通過實時采集電網的電壓、電流、功率因數,分析負荷的變化趨勢、系統無功功率、系統諧波含量、電壓波動情況等,利用模糊控制技術調節有載分接開關,實現動態優化補償,并達到無功補償容量隨系統負荷無功容量的變化自動跟蹤的目的。
        第三:實現變電站的無人值守,節約人力資源。
    調壓式無功自動補償裝置采用全自動控制,設備投切、容量變換完全由控制器自動控制,不需要再通過人為的投切電容器控制,節約人力資源。
        第四:補償較為精細,降低系統損耗。
        1、線路的損耗減少:
    線損和電流的平方成正比,輸電線上的電流越大,線損就越大,如果我們在不改變電網輸送能力的前提下,提高電網的功率因數,就能夠有效的減小輸電線上的電流大小,也就能有效減小線損。
        2、變壓器損耗減少:
    無功電流流過變壓器時,由于變壓器自身的阻抗特性會產生有功損耗。同樣投入使用SVQR設備后,可實現無功的就地補償,流過變壓器的電流減少,變壓器的損耗也相應減少。
        四、總結
    使用調壓式無功自動補償裝置,電壓水平的合格性和穩定性得到了顯著提高,使整個電網處所配置的各種電壓、無功功率調整設備取得協調運行。保證供電系統及用電設備的安全、正常、穩定的運行,減少輸變電系統的損耗,達到節能降耗的目的。
     
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