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柱上高压无功补偿装置工作原理

2015-12-04 13:49:27 水阻柜网 阅读

       我国城乡10(6)kV配电网系统,受供电半径大、负荷季节性强等因素的影响,长期以来存在着电压质量差、功率因数低和线损大等问题。因此降损节能、提高配电网供电质量,提高供电企业的经济效益,是电力系统迫切需要解决的问题,也是城乡电网规划和建设改造的主要目标之一。 柱上式高压无功补偿装置(以下简称装置),将电压监测与无功补偿合为一体,是为改善电力系统10(6)千伏线路无功大、线损高的状况而研制的专用无功功率自动补偿装置,可作提高功率因数、降低线路损耗、改善电压质量之用。 

       无功补偿装置可根据线路需要,以电压、时间、电压时间、电压无功或功率因数为控制策略(根据用户需求可灵活选择),实现并联电容器进行自动投切。同时本装置还具有过电压、过电流、短路、速断、欠电压、10min延时、缺相等保护功能。 

       无功补偿装置主要由跌落式熔断器、大容量电压互感器、高压并联电容器组、电容器投切开关(户外柱上式负荷开关或真空接触器配箱体外壳)、电流互感器、氧化锌避雷器、无功补偿控制器组成。该装置结构紧凑、安装方便,具有选址灵活、安全可靠、智能化程度高、运行效率高、使用寿命长等诸多优点。装置可在配电线路上选择最佳安装点安装。 

      产品符合标准JB/T7111-1993《高压并联电容器装置》、DL/T604-1996《高压并联电容器装置订货技术条件》。 

一、无功补偿装置使用环境条件 

★安装地点:户外,周围无剧烈机械振动,无有害气体及蒸汽,无导电性或爆炸性尘埃; 

★海拔高度:≤1000米; 

★环境温度:-25℃~+45℃; 

★风速:不大于34m/s;

 ★地震烈度:不超过8度;

★日照:幅度不超过0.1W/cm2; 

★相对湿度:日平均不大于95%,月平均不大于90%; 

★与上述任一条件不符合时,视为特殊使用环境,应向制造厂提出来,双方协商解决。

 二、无功补偿装置主要技术参数

额定电压:10(6)kV 额定频率:50Hz 额定容量:100-1200kVar 

中性点接线方式:非有效接地或中性点绝缘。 产品主要规格见表1 

注:1.600kvar以下分为电容器内置式和电容器外置式两种,电容器内置式为双杆安装,电容器外置式为单杆安装; 

2.600kvar以上为电容器外置式,安装方式为双杆安装。 

三、无功补偿装置工作原理 

1、本装置由跌落式熔断器、大容量电压互感器、高压并联电容器组(带放电电阻)、高压真空接触器、采样电流互感器、氧化锌避雷器、无功补偿控制器、箱体、进出线套管及安装支架组成。 

2、无功补偿装置工作原理 

2.1、关合跌落式熔断器,装置高压电源被接通,大容量电压互感器向高压无功补偿自动控制器(简称控制器)及高压真空接触器操动机构提供交流220V电源。当线路的电压、或功率因数、或运行时间处于预先设定的投切范围时,控制器接通操动机构电源,使高压真空接触器合闸,将电容器组投入线路运行。当线路的电压、或功率因数、或运行时间处于切除范围时,控制器接通分励脱扣器电源,使高压真空接触器分闸,将电容器组退出运行。从而实现电容器的自动投切,达到提高功率因数、降低线损、改善电压质量的目的,同时防止无功倒送。 

2.2、当线路电压高于过电压保护整定值(一般1.1~1.3Un)并达到设定时间(一般20~30s)时,控制器使高压真空接触器跳闸,电容器退出运行。在设定时间内,线路电压恢复正常,接触器不跳闸。接触器跳闸后,当线路电压恢复正常时,控制器延时10min使接触器合闸。 

2.3、因电容器本身故障使电流超过过流保护整定值(1.4~1.5IN)并达到设定时间(一般5s)时,控制器使高压真空接触器跳闸,电容器退出运行;当电容器击穿相与中性点短路时,高压真空接触器延时0.2s~0.5s跳闸,使电容器退出运行,同时控制器自行闭锁。 

2.4、当线路电压降到欠压设定值(一般0.6UN)以下及断电时,达到设定时间(一般0.2s~0.5s)高压真空接触器跳闸。当线路电压恢复正常时,控制器延时10min使高压真空接触器合闸。 

2.5、在跌落式熔断器与高压真空接触器之间出现相间短路时,跌落式熔断器动作切除故障相。在高压真空接触器与电容器之间出现相间短路时,跌落式熔断器动作切除故障,同时高压真空接触器延时0.2s~0.5s跳闸,并不再投入。 

2.6、雷击过电压:由配电型金属氧化锌避雷器实现保护。 2.7、操作过电压:由电容型金属氧化锌避雷器实现保护。 3、主要元器件 

3.1、高压并联电容器 

本装置选用BFM或BAM全膜高压并联电容器,电容器内装有放电电阻和熔丝,熔丝可切除故障元件,延长电容器的使用寿命。 

注意:电容器退出运行10分钟后电容器电荷通过放电电阻泄放至50V以下,此时仍不能用手触摸电容器的电极,而应该用带绝缘手柄的金属棒短接电容器两电极后再将其端子接地方可触及。详见电容器使用说明书。 3.2、户内交流高压真空接触器 

交流高压真空接触器是新一代电容器投切设备,其技术指标满足国标GB7675-87《交流高压真空断路器的开合电容器组试验》要求,且寿命长,在额定电流下可达20万次。这对于用于无功补偿时的频繁投切,是很重要的。详见真空接触器使用说明书。 3.3、控制器 

WZK-IBP型控制器采用微电脑技术实现电容器组按时间、电压或功率因数自动投切,投切范围可由用户根据线路实际情况任意设置,以达到最佳补偿效果。为保证装置的正常运行,自控器设置有过电压保护、欠电压保护和过流保护及延时功能,其整定值可根据需要设置。当电容器内部故障而出现过电流跳闸后自控器将自行闭锁。自控器同时能显示累计工作次数和时间。    更多详见《WZK-I型户外高压电容器自动控制装置说明书》 3.4、氧化锌避雷器 

HY5WS型氧化锌避雷器作雷击过电压保护之用,用于保护控制电源变压器和真空接触器。 

HY5WR型氧化锌避雷器为电容器保护之用,作操作过电压保护,主要技术参数3.1、高压并联电容器 

本装置选用BFM或BAM全膜高压并联电容器,电容器内装有放电电阻和熔丝,熔丝可切除故障元件,延长电容器的使用寿命。 

注意:电容器退出运行10分钟后电容器电荷通过放电电阻泄放至50V以下,此时仍不能用手触摸电容器的电极,而应该用带绝缘手柄的金属棒短接电容器两电极后再将其端子接地方可触及。详见电容器使用说明书。 3.2、户内交流高压真空接触器 

交流高压真空接触器是新一代电容器投切设备,其技术指标满足国标GB7675-87《交流高压真空断路器的开合电容器组试验》要求,且寿命长,在额定电流下可达20万次。这对于用于无功补偿时的频繁投切,是很重要的。详见真空接触器使用说明书。 3.3、控制器 

WZK-IBP型控制器采用微电脑技术实现电容器组按时间、电压或功率因数自动投切,投切范围可由用户根据线路实际情况任意设置,以达到最佳补偿效果。为保证装置的正常运行,自控器设置有过电压保护、欠电压保护和过流保护及延时功能,其整定值可根据需要设置。当电容器内部故障而出现过电流跳闸后自控器将自行闭锁。自控器同时能显示累计工作次数和时间。    更多详见《WZK-I型户外高压电容器自动控制装置说明书》 3.4、氧化锌避雷器 

HY5WS型氧化锌避雷器作雷击过电压保护之用,用于保护控制电源变压器和真空接触器。 

HY5WR型氧化锌避雷器为电容器保护之用,作操作过电压保护,主要技术参数见下表:   

氧化锌避雷器主要技术参数   3.5、大容量电压互感器 

大容量电压互感器提供低压操作电源,又兼作电压互感器提供线路电压取样,变比为10000/220/100或6000/220/100,准确度为1级。容量为1000VA。 3.6、跌落式熔断器 

RW11-12F跌落式熔断器,爬电比距≥25mm/KV,额定开断容量为100MVA。熔丝选用国家资源部推广的新型“T”型熔体,具有优良的熔断特性。熔丝额定电流应不小于1.5 倍装置的额定电流,但不宜过大,应满足下列要求:根据安装处最大短路电流,查熔丝的安/秒特性曲线,其熔断时间应小于0.15秒。 3.7、采样电流互感器 

LZKW-10型电流互感器出厂工频耐压为35KV,1min通过(美国国家标准),该互感器结构合理,测量精度高。安装方便,使用寿命长。 4、装置功能 4.1、基本功能 4.1.1、记录功能 

(1)日最高、最低电压、电流、功率因数及出现时间; (2)整点电压、电流、无功、功率因数; (3)投电容前、投电容后运行数据; (4)电容器累计运行时间; (5)停电时间记录,上电时间记录; 

(6)事故报警记录,事故点的电压、电流、功率因数、事故原因;

(7)装置掉电数据不丢失。 4.1.2、通讯功能: 

可根据用户需要提供有线和无线两种通讯接口。 

(1)有线通讯接口RS-232可下载当前运行数据和所有记录,对装置进行遥控操作;也可与配网自动化系统及其他通信网络相连,上传各种信息,对装置进行遥控操作和参数设定,实现远程控制。 

(2)近距离无线通讯可通过手提电脑采集装置的运行数据和信息,及对装置进行遥控操作和参数设定。 

(3)GPRS远程无线数字通讯,可通过GPRS网络在调度中心进行远程数据读写和操作,实现无线远程控制;并可将管理范围内的所有线路上的无功补偿装置联成网络,通过调度中心进行统一的无功调配,从而使整个电网的无功平衡、电压稳定,保证供电电压质量和功率因数达到期望要求,达到减少线路和电能损耗的目的。 4.2、控制功能: 

4.2.1、手动控制(代码为0000) 4.2.2、自动控制: 

a、按时间控制(代码为1111); b、按电压控制(代码为2222); c、按时间电压控制(代码为3333); d、按功率因数控制(代码为4444); e、按电压无功控制(代码为5555); 4.3、保护功能 4.3.1、具有外熔断器保护。 

4.3.2、装置通电延时(放电延时)内,在所有控制方式下不投电容(手动除外),确保装置通电后,电容有充分的放电时间。 

4.3.3、欠压保护:当电压低于欠压定值,并达到欠压状态延时时,切除电容器,装置报警;当电压恢复正常后,装置自动进入正常控制。 

4.3.4、过压保护:当电压高于过压设定值并达到过压状态延时时,切除电容器,装置报警,当电压恢复正常后,装置自动进入正常控制。 

4.3.5、过电流保护:当电容器电流高于过电流保护设定值并达到过流状态延时时,切除电容器,并延时(放电延时),在满足要求的情况下投电容,当电流恢复正常时,恢复正常控制;当电流再次高于过电流设定值,并达到设定时间,切除电容器,报警灯亮,装置完全退出控制。待电流恢复正常,不能恢复该保护,需按动“复归”键清除。装置掉电仍保存该保护。 4.3.6、过流速断保护:当电容器电流高于过流速断保护设定值并达到过流速短延时时,切除电容器,故障灯亮(控制器上),同时报警灯亮,装置完全退出控制。当电流恢复正常,不能复归该保护,需按动“复归”键清除。装置掉电仍保存该保护。 

4.3.7、拒动保护:电容器合闸后,三相电容器电流同时为零,切除电容器,并延时(放电时间),在满足控制条件下试投电容器,此时若电容器三相电流再次为零,切除电容器,故障灯亮(控制器上),同时报警灯亮,装置掉电或按“复归”键清除。 

4.3.8、机构故障保护:电容器在分闸位置,三相电容器电流任一相不为零时,控制器再次发控制命令,故障灯亮(控制器上),同时报警灯亮,装置完全退出控制。 

4.3.9、缺相保护:当电容器在合闸位置,三相电流当中任一相为零时,装置将切除电容器。故障灯亮(控制器上),同时报警灯亮,装置完全退出控制。断电或按“复归”键可复归该保护。 

4.3.10、电容器延时保护:电容器切除后,需延时再进行控制,延时时间有放电延时来确定。 

4.3.11、日动作次数限制:当投电容的次数等于日投切次数限制后,装置不再投入,第二天装置自动恢复动作。 

六、6kV~10 kV配电线路最佳补偿容量和补偿位置的选择 

6kV~10kV配电线路如何合理选择安装XBZ高压无功自动补偿装置,使配电线路损耗最小,投资最少,获得的补偿效益最好,是一个值得分析的重要问题。 按照等网损微增率准则,通过数学分析,得出以下结论,见下表。 注:最佳补偿容量是指线路所需总无功容量的最佳分配方法,即变电站占总补偿容量的比例,线路上占总补偿容量的比例。 

在实际应用中,由于现场情况不一定完全满足表中要求,因此要灵活运用表中数据。在安装地点选择时,还要综合考虑安装点的交通、环境、运输和今后的管理等方面的问题。 七、安装与调试 

7.1投切装置一次原理图   7.2、安装 

安装前应进行安装前检查。应检查包装是否完好无损,检查铭牌参数是否与定货参数相符,产品随机文件、配件是否齐全。箱内是否干燥清洁,接线是否牢靠。安装前仔细检查各紧固件是否有运输过程中因强烈振动造成的松动现象。若有,应紧固好。本产品安装参见附图1、附图2、附图3。 注意事项: 

(1) 10kV进线应接在进线套管的接线柱上,补偿电容接在出线套管的接线柱,位置不能接反。 

(2) 电流互感器要安装在电压取样接线点之前即电源侧,且安装在线路C相(参见附图1)。 

(3) 电流互感器出线连接一定要牢固,严禁互感器出现开路,电流互感器二次线整体要穿在合适PVC管内以作防护用,在进PVC管时要用捆扎带捆绑处理,防止二次线在接口处坠断,二次线在进入柜子后要作同样的捆绑处理。 (4) 在安装过程中不要伤害高压电缆、导线,以免降低绝缘强度。各导线的安装不得有误,应反复检查,按规程进行测试和试验。 (5) 装置外壳和互感器接地部位都要可靠接地。 7.3、通电调试运行 

7.3.1、检查电路的接点是否符合电气原理图要求,电器元件的电气间隙和爬电距离是否符合要求。 7.3.2、真空接触器检查 

检查真空接触器是否完好无损、是否受潮。 7.3.3、电容器检查 

检查电容器的连接是否正确,安装是否符合要求。 检查电容器有无泄漏、外壳鼓肚等现象。 

若有电容器损坏,用新电容进行更换时,须注意两者基本参数一定要基本一致,且都应有 放电电阻。 

7.3.4、一切检查完毕,由专业工作人员送上装置主回路10kV电源。 7.3.5、无功补偿控制器的调试 

无功补偿控制器的操作详见其使用说明书。 八、注意事项 

尽管电容器内部带有放电电阻,检修时仍必须先对电容器可靠放电,以确保人身和设备的绝对安全!正常运行时,控制装置电源由电压互感器提供,试验时应将电压互感器二次侧拆掉,否则控制装置电源侧直接接入AC220V电源,电压互感器一次侧会产生10kV高压。 九、随机文件 

□装箱清单  □产品使用说明书 □产品合格证□主要元件的使用说明书 十、订货须知 

★补偿容量   ★安装方式(单杆安装或双杆安装) ★自动控制方式★电杆规格(长度、梢径) 

★采样电流互感器变比,若无特殊说明,其变比为150∶5。  

注意:1、10kV进线应接在进线套管的接 线柱上,电容器应接在出线套 管的接线柱,位置不能接反。 

2、电流互感器要安装在电压 取样接线点之前即电源侧。 

附图1 XBZ-10型高压无功自动补偿装置安装示意图

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