补偿设备范文（精选6篇）
补偿设备 第1篇
柔性交流输电系统FACTS(Flexible AC Transmission Systems)是电力系统中多种补偿设备的总称,包括SVC(静止无功补偿器)、STATCOM(静止无功发生器)、MSVC(磁控式静止无功补偿器)等。这些设备无一例外都是通过控制其输出无功功率的大小和方向,以达到稳定系统电压、改善电能质量的目的。 FACTS在一定程度上可以被看做是一套完整的系统,包括高压一次设备、二次保护装置、二次控制装置、监控系统等。
但是FACTS又不是完全独立的,如果将该系统视为一个带接口的封闭黑匣子,通过与主电网相连, 一方面FACTS设备经电磁场转换从电网获取能量, 另一方面由控制系统根据电网的不同工况,向其提供相应大小和性质的无功功率。作为完整的系统, FACTS的二次保护装置可以识别发生在黑匣子范围内的各种主要故障类型,并根据故障程度发出告警或跳闸信号,以及时隔离故障并保护黑匣子内的设备安全;作为非独立系统,当发生FACTS设备区外故障时,因一次储能设备的影响,有可能造成其他高压保护装置的异常动作。
1无功补偿
电力系统中的绝大部分负荷,如电动机、变压器等都是感性负荷,为维持这部分负荷的正常运行,电网需向这些设备提供相应的无功功率。如果直接从电源点即发电机侧提供,一方面无功功率降低了发电机的发电效率,另一方面大量的无功功率在输电系统中传送,降低了电网的有功输送能力。如果在电网中某些节点,有选择地安装并联电容器、并联电抗器等无功补偿设备,实现无功功率的就地平衡,即可减少无功功率在电网中的流动,从而提高发电机端的功率因数、提高输电线路的输送能力,降低线路损耗等。
1.1原理
电网的功率分为两类:有功功率和无功功率。有功功率的定义比较直观,它直接消耗电能,把电能转变为机械能、热能、化学能等,并利用这些能量做功。 无功功率的定义相对而言比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并在电气设备中建立和维持电磁场的电功率,它不对外做功,也不消耗电能。如电感线圈建立磁场所需的电能,电容器建立电场所需的电能等。
当电流在电感元件中做功时,电流总是滞后于电压90°;而电流在电容元件中做功时,电流总是超前电压90°。在一个电感和电容的并联电路中,电感电流与电容电流方向相反,相位互差180°。在实际应用中,把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路中,无功能量就会在两种负荷之间相互交换,以实现无功功率的就地补偿。
图1是电压和不同类型负载的相量示意图,其中ES为系统电压相量,IR为纯阻性负载的电流相量,IL为纯感性负载的电流相量,IC为纯容性负载的电流相量。
1.2分类
无功补偿装置按照使用地点分为集中供电补偿和分散就地补偿。就地补偿主要直接针对终端负荷, 补偿效果最好,但补偿总投资较大。集中供电补偿一方面可以弥补分散补偿投资大的缺点,另一方面可以补偿上一级变电站至负荷站之间的无功损耗。目前电力系统中常采用供电部门提供就地补偿,而各主要用电单位采用分散补偿的模式,既可以保证负荷侧的电能质量,也能稳定电网电压。
按照补偿模式可分为投切型、半控型和全控型。 常规的并容、并抗则多属于投切型,用于负荷波动不是很大的变电站。但是频繁投切操作,会严重影响开关和补偿设备的电气寿命。半控型模式以SVC为代表,利用晶闸管器件实现动态补偿,也是目前使用最多 、 性价比最 好的无功 补偿模式 。 全控型以STATCOM为代表,利用了IGBT等全控型器件,实现单装置双向无功功率调节,技术先进。
1.3作用
电力系统中装设无功补偿装置,可以实现如下的主要功能[1,2]:
(1)对负荷进行功率因数校正
低功率因数一方面降低了负荷的工作效率,另一方面会受到供电公司的罚款,严重影响企业用户的经济效益。无功补偿装置能确保功率因数维持在一个较高的数值上。
(2)改善电压质量
动态负荷在工作过程中,随着无功功率的波动会引起供电电压的波动。动态无功补偿装置可以抑制电压波动。
(3)提高电力系统的静态稳定性
电力系统会经常受到小干扰的影响,一旦系统的静态稳定储备不足,则容易导致系统崩溃及解列。动态无功补偿装置可以降低小干扰带来的供电系统稳定问题。
(4)提高电力系统的动态稳定性
动态无功补偿设备可以在电力系统发生故障及大规模甩负荷等状况时,通过设备的快速响应特性, 迅速支撑系统电压,提高电网的动态稳定性。
(5)阻尼功率振荡
电力系统的故障经常伴随功率振荡,一旦电网的阻尼较弱,则容易导致电网失稳。动态无功补偿设备可以通过特殊的控制策略增强系统阻尼,抑制振荡。
(6)降低过电压
电网甩负荷或空充线路时,经常会有过电压出现,影响一次设备的电气绝缘,危及设备安全。动态无功补偿设备快速投入并联感性无功,降低系统过电压。
(7)抑制电压闪变
工业用户尤其是钢厂的电弧炉在生产过程中,会产生电压闪变,严重影其他相关设备的正常工作。性能优秀的动态无功补偿装置可以更有效地抑制电压波动和闪变。
(8)减少负荷的不平衡
电弧炉等冲击性负荷在冶炼过程中,经常出现不对称短路工况,可能造成严重的负荷不平衡。采用分相控制的动态无功补偿设备可以有效减少这类负荷的不平衡。
2电磁场转换
电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的总称。电场与磁场在电力系统中往往不可分割,随时间变化的电场产生磁场,而随时间变化的磁场也会产生电场,二者互为因果。
2.1磁场能[3]
电感是产生并储存磁场能的元件,在电路中具有通直流、阻交流、通低频、阻高频的作用。其物理意义可以描述为:电流通过一匝线圈产生磁通Φ,那么通过N匝线圈产生磁链ψ =NΦ。电感可以用下式表示
作为储能元件,储存在电感L中的磁场能可以用下式表示
可以看出电感元件将电能转换为磁场能储存在线圈中,当电流增大时,磁场能增大,电感元件从电源取用电能;当电流减小时,电感元件向电源放还能量。
无功补偿设备中常见的电感元件包括相控电抗器、滤波电抗器等。
2.2电场能[3]
电容是产生并储存电场能量的元件。在电路中具有隔直流通交流、滤波、耦合、旁路、调谐和能量转换的作用。
作为储能元件,储存在电容中的电场能可以用下式表示
可以看出电容将电能转换为电场能储存在电容中,当电压增大时,电场能增大,电容元件从电源取用电能;当电压减小时,电场能减小,电容元件向电源放还能量。
电力电容器是无功补偿设备中的电容元件。
3工程应用
在电力系统中进行电能质量治理的设备主要有并联电容器(滤波器)、并联电抗器以及相关电力电子产品。
并联电容器由电力电容器、电抗器和电阻器等通过适当组合构成,实际工程中,它通常由若干个交流无源滤波器并联而成。每个滤波器在一个谐波频率附近或者在某一个频带内呈现低阻抗特性,从而能够吸收相应的谐波电流,以使流入交流系统的相应谐波电流减小,达到滤除谐波的目的。滤波器投入电网中工作时,往往与谐波源并联滤除特定次谐波电流。在基波下,滤波器通常呈容性,所以,除了起滤波作用外, 还可兼顾无功补偿的需要,起到并联电容器的作用。
而并联电抗器相对而言比较简单,通常主要由电感元件构成,并联于电力系统的某电压等级处,用以提供感性无功功率。
用于提供无功功率的并联电容器和并联电抗器, 在各级变电站中普遍采用。为了实现快速动态无功补偿,还引进了电力电子装置,以配合完成更多更复杂的无功补偿任务。
4仿真分析
4.1仿真模型
在电力系统仿真软件PSCAD中搭建一个简单的系统,如图2所示。
图2中的仿真模型中设置了降压变压器T,为简化模型,变压器中压侧空载,低压母线装设3组并联电容器C1、C2、C3,1组并联电抗器。考虑到输电系统和用户站采用的电容器组类型,将该三个支路均设置为单调谐滤波器,且谐振点分别为150Hz、250Hz和350Hz,即构成3、5、7次滤波器。
为方便分析无功补偿设备对高压保护装置的影响,在图2中设置两处故障点:低压侧母线两相故障点F1;主变低压侧区内两相故障点F2。
4.2仿真结果
(1)模拟F1故障
对于变压器保护装置,F1故障点属于区外故障, 而对低压母线保护装置来说,该点又属于区内故障。
图3~图5分别是故障发生前后流过三组电容器的电流波形。
从上面的波形可以得出以下结论:
1)故障发生前,各滤波器中流入了对应次数的谐波电流;
2)故障发生后,非故障相中的电流以基波含量居多;
3)故障发生后,故障相中流过谐波电流,谐波次数为对应的滤波通道次数;
4)故障相的谐波电流衰减时间常数很大。
产生上述波形的主要原因见前文所述,电容器为储存电能的元件,当母线发生故障时,电容器上的电能通过LC振荡回路流入故障点,从而产生本滤波通道的特征谐波。
当母差保护带有谐波闭锁功能时,有可能引起母差保护的拒动。建议对装设有电容器类设备的母线, 其母线保护需要考虑谐波闭锁可能引起的保护拒动。
(2)模拟F2故障
F2是主变保护的区内故障,低压母线保护的区外故障。该点故障对流过各支路电容器上的电流而言与F1处故障没有区别,所以本节不再重复对支路电流进行波形分析。
图6是故障前后流过主变低压侧套管CT的电流波形。
对故障后的电流波形进行谐波分析,如图7所示。 综合分析可以得出以下结论:
1)低压侧发生区内故障时,有大量的谐波电流流经套管CT。
2)谐波电流的次数和低压电容器组的特征谐波一致。
3)谐波电流的衰减时间常数很大。
对主变保护而言,当发生F2故障时,可能会影响带谐波闭锁功能的保护,引起主变保护拒动。建议如果某一侧对装设有电容器类设备的变压器,其主变保护需要考虑谐波闭锁可能引起的保护拒动。
5结束语
本文在分析了电网基本元件电气特征的基础上, 对电网中常用的无功补偿设备进行了总结,结合仿真结果对变压器保护和母差保护给出了建议。
摘要：随着电网建设速度的加快以及工业自动化程度的提高,不同类型的FACTS设备在电力系统和用户站的应用越来越广泛。FACTS控制系统利用感性/容性设备的线性或饱和特性,动态地向电网提供/吸收无功功率,以实现包括电压稳定、恒定无功、定功率因数、阻尼振荡等多种电能质量治理的目标。常规工况下,每一个FACTS设备都应配置单独的保护装置,用以对支路故障提供保护。本文则从系统层面出发,通过电力系统仿真,分析了故障情况下FACTS设备对高压保护的影响,并提出相关解决措施。
基于无功补偿设备运行的管理 第2篇
关键词：无功电压,设备管理,电压监测,措施
1 影响电压质量的主要因素
电网在运行过程中, 各种各样的外界因素会对电压造成干扰, 其原因主要包括以下几方面内容:当电网运行过程中运行方式发生改变时, 功率的分布也会受到影响而发生改变, 电网阻抗随即也发生改变, 造成电压出现升高或降低的不稳定情况;外界环境因素也会对电压造成影响, 比如负荷波动也会对电压造成影响, 造成高负荷状态下电压偏低;用电单位采用“死补”来安装无功补偿电容器, 遇到用电高峰期就会造成电压的不断变动。我们可以看到, 无功功率对供电电压偏差的影响非常大, 应引起我们的极大重视。
2 加强无功设备管理, 提高电网电压质量
电压调整是电力系统中一项十分复杂而又长远的问题, 需要在很多方面加大管理力度。在实践的不断检验中, 我国总结出了一些无功优化的方式方法来提高电力系统的功率因数, 利用这些方法减少了电能损耗, 从而提高了电压质量。
2.1 严格控制电容器的运行电压、温度和电流
以电介质为工作媒介的电容器的设计一般是按照变电站现场的使用条件在切实可行的基础上寻求利益最大化, 经济实惠的一种方案。在额定电压下, 其介质中的电场强度非常高, 所以在运行中应严格控制电容器的电压数值。
从电容器的无功功率公式Q=ωcU2我们可以看到, Q与U2成正比关系, 所以如果运行电压超过额定值就会造成电容器超过负荷, 运行中电压比额定值偏低, 就会降低无功出力。所以在电容器运行的过程中, 一定要做到对电容器运行电压的密切监视, 如果电压曲线超过上限值就要立即退出电容器。当然, 在电容器组选型的时候要考虑到系统正常运行时的电压曲线, 这样才能选择到额定电压适合的电容器组, 避免电容器出现过电压运行的情况。另外, 在电容器的选择上还要选择电容值差别小的串联在同一个相上, 这样就能减少电容器长时间处于过电压的状态。
国家规定标准电容器必须在有效值为额定电流1.3倍的稳定电流下才能正常运行。电容器与变压器和发电机等其它部分的电气设备不同, 它通常情况下都是处在超负荷的状态, 而电容器也不能从这种变化中受到益处。另外, 电容器的绝缘介质是在较高场强下运行的, 长时间在高温度和高场强下运行, 就会对电容器造成损害。
2.2 做好电容器的巡视检查工作
电容器在运行过程中会出现故障造成不能正常使用, 所以运行人员要对电容器组进行定期巡视和检查, 如果电容器组出现重大及以上缺陷应立即退出运行, 避免电力事故 (事件) 的发生。
电容器的巡视检查工作应分为两种:
一种是正常巡视检查, 应从电容器本体、接头、连接线、放电线圈及电容器基础等方面着手: (1) 检查电容器的外壳部分是否出现渗漏现象, 运行时是否有异常响声。 (2) 有时候外壳会出现鼓肚子情况, 这就要及时检测, 看外壳的膨胀量是否超出了正常热胀冷缩的弹性限度。 (3) 有些室外电容器组在使用时没有涂上冷梓, 对于这些要认真检查看外壳的油漆是否出现脱落或生锈解决, 如果出现上述状况, 要及时涂上冷梓进行解决。 (4) 检查套管是否完整清洁, 上面是否存在裂纹和漏电的情况。 (5) 由于电容器回路中任何位置的连接处出现问题都会引起电容器温度过高或者场强过高而出现损坏, 严重的情况会对整个设备运行造成威胁, 所以要定期检查连接线的接头位置是否出现松动、断线或者脱落, 铜铝过度线夹有无过热变色, 接线板有无变色、温度是否正常, 这样就能有效避免事故的发生。 (6) 如果是在室外运行的电容器组, 要定期检查基础是否下沉, 构架有无锈蚀、裂纹, 放电线圈套管有无破裂放电现象, 放电线圈本体有无渗油现象, 支持绝缘子瓷瓶是否完好整洁。 (7) 加强对电容器配套设施的检查, 这些配套设备主要包括断路器、互感器、隔离开关、继电器和信号装置等。
另一种是特殊巡视检查: (1) 过电压运行时, 检查单个电容连接线及接头是否有发热现象, 电容器是否有异常响声、闪络现象, 并记录电流、运行时间等, 接线板温度正常, 电容器外壳是否变形, 温度是否正常。 (2) 大风大雪天气时, 检查电容器上有无积雪、冰水现象, 以防造成接地短路;检查室外电容器附近有无被吹飞起的杂物, 防止吹落至电容器带电部分。 (3) 雷击后, 检查电容器绝缘子有无破损、裂纹及放电痕迹, 导线有无断脱和松动现象。 (4) 大雾、小雨、小雪天气时, 检查绝缘子有无电晕和放电现象。 (5) 电容器跳闸后, 应检查电容器本体有无爆炸、漏油、鼓肚, 引线、接头等有无放电、短路或电弧烧伤痕迹, 支持绝缘子有无破损、裂纹、闪络放电痕迹或短路、电弧烧伤痕迹, 熔断器是否熔断。
在运行过程中, 电容器缺陷的发生是较为频繁的, 所以电容器的巡视检查工作显得格外重要。
2.3 做好电压的监测管理工作, 保证电压合格率, 提高电能质量
(1) 正确监测电压, 保证电压合格率。在对电压进行监测时, 要选择适当的监测装置, 这是电压监测工作取得成功的关键因素。电压监测装置应具备监测、分析、记忆、查询、参数设置等功能, 满足电压管理人员对数据收集及分析的要求。运行人员对母线电压进行监测时, 应严格执行调度机构下达的电压曲线要求, 母线电压超过允许的限值时应及时采取相应的调压措施, 将电压控制在合理的范围内。
(2) 10k V线路的自动无功补偿装置的控制系统可以分为两个部分, 一个是智能控制器, 另一个是微机。一般情况下, 无功补偿装置安装在10KV线路的超负荷区段, 这样能够保证10kV线路无功功率的自动攻击, 进一步提高线路首端功率因数、降低线路损耗。而且随着线路末端电压的改善, 该装置对提高线路输送有功功率的能力也有着促进作用。另外, 控制器可以有效采集电流, 对电容器组也是一种保护。
对电压的有效监测能够确保电压的合格率, 切实提高电能质量。
3 调整电压的措施
3.1 采用正确的调压方式进行手动调压
变电站电压的无功综合控制方式、方法有很多, 按照母线电压和无功功率的运行情况对电压和无功功率进行综合控制, 综合利用调整变压器有载分接开关和投切并联电容器组两种手段将母线电压控制在限值允许的范围之内。如果电压超过允许的偏差范围, 就要采取相应措施调节电压。当母线电压低于规定下限时, 首先要投入电容器, 如果不能达到一定效果就调整变压器档位, 同样如果母线电压高于上限, 应先调整变压器档位, 若不行就停运电容器。
3.2 使用电容器组自动投切装置进行调压
在电容器组使用中, 目前仍大量采用手动的方式进行调压。根据负荷功率因数的变化采取手动投切补偿电容器装置来将功率因数调整到规定的数值。手动的最大缺陷就是补偿很不稳定, 不是不够就是欠缺, 不能带来较好的投切效果, 甚至会对电容器的使用寿命造成威胁。而采用无功补偿自动投切电容装置就可以弥补这一缺陷, 在扩大了电源的感性负载能力的同时, 大大降低了对无功功率的需求, 提高了整个系统的功率因数。
电压无功自动控制 (AVC) 系统是近年来新兴的自动调压系统, 该系统通过调度自动化系统对各节点遥测、遥信等实时数据进行有效采集, 并进行数据分析和计算。根据分析的结果可以进行在线电压无功优化控制, 最终达到主变分接开关调节次数最少、电容器投切最合理的效果, 不断提高电压合格率和减少输电网线损率。合理使用AVC系统能极大地提高电压调整的及时性和可靠性, 有效地提高区域电网的电压控制水平, 降低运行人员的工作强度。
结语
电压无功管理是电力系统中一项复杂而繁琐的基础工作, 不仅要开展无功补偿的设备管理工作, 还要对实时变化的电压曲线进行监测分析。只有通过对区域电网中每一段母线的电压进行有效控制, 才能实现电网无功潮流优化, 提高电网运行可靠性, 提高电网经济运行能力。
参考文献
[1]王密涛.加强无功管理提高电压质量的探讨[J].科技资讯, 2010 (34) .
[2]陆晓薇.电网自动化调度的无功电压管理与优化探究[J].中国电力教育, 2011 (30) .
补偿设备 第3篇
1 什么是无功补偿
1.1 无功补偿的的运行过程
无功补偿即补偿电力运输过程中消耗的无功功率, 主要方法就是在负荷端安装无功电源, 这样的方式下可以提高社会的整体电力使用效益。具体来说就是运用设置电容、调相机、同步或异步电动机等方式来提高整个电力传输系统的安全运行状况。也就是利用电力平衡进行工作, 将一方面吸收而来的电能补偿电力传输过程中消耗的电能, 在这个转换的过程中完成电力补偿, 保障电力运输的有效进行。
1.2 变电站无功补偿设备应该具备的基本配置原则
为了保障电力系统补偿无功功率的顺利进行, 实现电力系统运行的安全稳定, 变电站无功补偿设备必须做到科学、合理。因此, 首先, 无功补偿设备必须能够节约电能, 前面已经提到过无功补偿设备的运行过程, 基本是无能量消耗的, 因此, 这些设备也应该尽量节约电能, 以此更好的发挥应有的作用。再来需要强化电力系统以及用户的功率限制, 以此来调整电压, 保障无功补偿设备的稳定, 同时减轻调压设备的压力, 为电力系统无功功率顺利运行提供保障。
2 变电站如何在无功补偿设备运行时进行维护
2.1 对电流、温度以及电压的监测要严格
为了保障变电设备运行效益的最大化, 需要对实时的电压、电流、温度等情况进行监控, 并且尽量准确的测量, 尤其是在变电站周围环境复杂的情况下, 这种监测显得格外重要, 为了防止因为一点点小的失误出现大问题, 必须学会防患于未然, 在之前就做好监测工作, 尤其要注意由于设备老化或者电压过高等可以明确监测到的问题, 把能控制的方面准确控制, 这样才能降低事故风险, 并且以此来保障电力传输的问题, 这样才能在稳定状况下实现电力系统的效益, 实现无功补偿的意义, 实现变电站工作的意义。
2.2 重视对谐波问题的应对和继电的保护
由于无功补偿本身的特性, 谐波的产生不可避免, 这种畸变的电流对电力系统的稳定毫无疑问产生了很大的威胁, 为此, 必须针对这些问题采取相应的解决措施。最基本的就时首先要能够准确快速发现谐波, 这就必须要求传感器的敏感度要高, 只有知道谐波具体产生时间情况等才能更好的采取相应的措施, 其中, 采用熔丝保护是最基本的, 在各个电容器和电感器中安装熔丝进行保护, 在出现意外情况时能够根据这一线索迅速找到问题所在, 然后据此进行维修, 保障电力传输的顺利进行, 避免长时间的电力故障, 再来就是要对装置的过电流保护, 避免一些误会情况的发生造成不必要的恐慌, 设置合理的时限要求, 同时还要采取不平衡电压的保护措施, 避免在解决一方问题时造成其他方面由于这些暂时情况而出现问题。这时候, 若无功补偿设备能够得到继电, 为谐波干扰造成的问题提供辅助支持, 电力系统受到这些问题的影响其实也是可以减轻的, 变电站必须配备继电器, 同时, 对高低压状况的保护也是很重要的, 由于谐波的干扰, 容易出现电压不稳定的情况, 这不仅仅影响了电力的传输使用, 更是对电力传输的安全造成了威胁, 甚至引起使用者的恐慌不满, 而无功补偿的过程中遇到高低压, 更是难以保持转换平衡, 造成各种电器故障, 影响变电站的运行, 甚至引发更大的事故, 而且, 在效益问题面前, 这也是不行的, 这些问题会降低各种设备的使用寿命, 造成元件损坏等, 这些能够避免的开销必须避免, 也就是高低压的防范保护必须进行, 做好监控, 经常检查, 避免问题的产生。
2.3 完善相关的运行办法, 维护制度
无论什么问题的应对都离不开人的解决负责, 除了在设备方面进行维护, 负责人方面也要采取相应的措施, 制定出明确的办法, 制度, 让工作人员在工作过程中有依据, 避免个人主观的判断, 同时, 让责任负责到个人, 能够提高他们的责任心, 在检查维护时更加用心, 更加全面, 当然, 这也要求这些办法, 制度贴近实际工作需求, 记录巡查日志, 积累经验, 标注注意事项, 避免重复犯错, 在交流与实际经验的传递中完善运行办法, 维护制度, 只有通过这种方法, 才能确保基本维护是实实在在的进行, 为无功补偿提供支撑。
2.4 对无功设备运行、维护时要规范进行
巡视管理是日常基本管理, 其重要程度就相当于每天必备的安心丸, 起着最基础的运用, 因此, 巡视工作至关重要, 其开展过程必须规范。而目前来说, 分为常规巡视以及特殊巡视, 在常规巡视时, 无功设备的每一点都要巡视到位, 特别是关键接口部分, 提示灯特殊情况等, 在特殊巡视方面, 就要注意除了一般情况下肉眼可检查问题之外, 还要注意温度等特殊检查点, 以及在特殊天气下放电器等关键设备的情况, 而且要检查接地系统是否稳定, 在节假日等特殊情况时, 更是要格外注意, 避免在这些特殊时间点的用电量激增而导致问题, 影响关键时刻的供电保障, 提高无功补偿设备的应对效率。
3 结束语
无功补偿设备的地位至关重要, 关系着变电站的运行正常与否, 因此, 对无功补偿设备的维护必须放到战略高度, 给予足够的重视, 并形成相关的策略, 在战术上更是要具体到细节, 尽最大的努力保障稳定, 实现变电站的安全稳定, 为供电传输提供帮助, 为整个电力系统的稳定提供支撑, 为人民生活用电提供保障, 在实现便利的同时确保安全, 同时提高电力的质量, 提高电力企业的经济效益做电力传输使用时坚固的后盾, 总的来说, 无功补偿设备的维护是变电站的基础工作, 关系的确实国计民生, 每一步的策略都应给予高度重视, 对于提出的办法要严格执行, 不得马虎, 不得掉以轻心。
摘要：目前非线性电力电子装置在变电站大量使用, 带来了一系列问题, 尤其是无功和谐波的问题, 这就要求变电站运用无功补偿去降低电能的损耗, 以此来减少开支, 提高变电站传输的电的质量。在这一背景下, 无功补偿的设备地位开始突出, 其运行、维护的影响力显得值得关注, 因为一旦无功补偿设备在维护不得当是容易造成一系列问题, 包括对电能的传输造成干扰, 导致电力系统出现故障等, 因此, 本文将面向这一时代背景, 结合无功补偿的具体情况, 提出一些关于无功补偿设备运行维护的看法, 望给变电站管理作为有用参考。
关键词：变电站,无功补偿设备,运行维护
参考文献
[1]吕思聪.关于变电站无功补偿设备运行维护策略的探讨[J].中国新技术新产品, 2015, 21:34.
[2]刘新辉.变电站无功补偿设备运行维护策略探讨[J].机电信息, 2015, 30:71-72.
浅谈变电站无功补偿设备的运行维护 第4篇
1 无功补偿概念表述
1.1 无功补偿
无功补偿强调的是, 通过在负荷端安装无功电源提供感性负载所消耗的无功功率, 减少无功功率在电力系统中的流动, 降低因输送无功功率造成的电能损耗, 进而实现可观的社会效益。比如, 通过设置电容、同步或异步电动机、调相机等来提高电网安全运行水平。通俗的讲, 无功补偿的原理为:在通过电感或电容产生感应电动势的电路中, 电感磁场或电容电场在同一时间段内从电源吸收而来的电能, 与另一周期内的电源返回电量相等。此时, 电能在一来一往的过程中, 其平均功率等于零, 即能量消耗为零。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率被称为“无功功率”。
1.2 无功补偿的配置原则
无功补偿的配置原则为: (1) 以节约电能作为首要配置原则和实施基础; (2) 电力系统和各级用户都应提高功率因素, 依据无功功率来分层、分区, 便于调整电压, 并借助无功补偿设施和调压设备。常规而言, 无功补偿的主要方式有变电补偿、配网补偿、追踪补偿和随机补偿等。
2 变电站无功补偿设备运维策略研究
2.1 需严格监测电流、电压和温度
在能够有效保障变电设备运行效益最大化的前提下, 应通过监控系统对电容器运作的电压条件、电流稳定状况和温度条件进行监控。通常, 在额定电压下, 周围感应电动势较强, 电场强度大, 一旦电压超脱设备正常运行的额定电压值, 就可能出现一些故障问题。因此, 对于电容器的选择要着重考虑其是否满足额定电压的工作要求, 同时, 其电容型号应与系统工作的电压曲线相符。此外, 还要尽量将电容差值相对较小的电容串联在同一组中, 从而保障电容器的电压值能够在额定范围内。如果电压值异常, 可结合电压曲线图进行分析, 一旦超越其最大上限, 则需要及时退出电容。对于经过电容的电流值, 国家规定其为额定电流的1.3倍, 而三相电电流也要控制其流经电流差在此1.3倍的5%基数内运行。也就是说, 电容器虽然有负荷运行标准, 但超负运行状态居多, 因而电容器绝缘介质通常在电场强度较高的条件下完成自身运行作业, 其连续负荷运行时务必要及时监测其内部温度和电流情况。一般情况下, 绝缘介质内部温度需要控制在65℃以下, 并避免长期连续运行。
2.2 重视谐波和继电保护
当无功功率设备补偿投产运行后, 谐波电流经过电容器予以直接补偿后往往会导致其自身谐波过大, 进而引起电容器本身、继电器、开关等电器元件发生故障。此外, 变电站谐波也与并联电容的运作情况有关, 即电容器在使谐波电流增大时, 除引起常规电器元件损坏外, 还可能引发严重的谐振现象, 从而大幅降低设备的使用年限, 出现箱壳隆鼓、内部熔炼等现象, 严重时甚至会出现火灾等重大事故。因此, 为确保变电站供电、用户用电安全, 实现持续化、效益化可靠用电, 在变电站无功补偿设备运作时, 应加强对谐波的密切关注, 定期检查设备各类元件是否处于健康运行状态, 通过检查, 及时发现问题, 并有针对性地采取解决措施。
2.3 健全无功设备运行、维护的规章制度
变电站应针对无功补偿设备制订相关的运行、维护规章制度, 并确保该规章制度能够满足实际运行的工作需求。此外, 变电站值班巡维人员应全面、彻底地对电容器组进行检查, 一旦发现箱壳膨鼓, 立即停运。定期或不定期地组织巡维人员对设备外壳、支架等进行清理, 同时, 应确保支架牢固并无异常变形, 并确保支柱绝缘介质无腐蚀。一旦发现电容器组中各元器件接头不牢靠, 应按照无功补偿设备机制中相关规范内容进行处理。电容器组在运行期间, 一旦发生开关跳闸报警状况, 应尽可能缩小故障原因范畴, 待查明原因后, 及时进行处理。故障处理后, 及时记录有关巡维日志。需要注意的是, 将电容器组逐个进行多次放电后, 才能进行相关运维工作。
2.4 无功设备运行、维护的开展要规范
在组织运行、维护的巡视活动时, 应针对电容器组设备设立常规巡视和特殊巡视管理机制。
2.4.1 常规巡视
在进行常规巡视时, 应根据常规巡视周期对无功设备进行巡视, 并且在夜间要加强巡维活动。常规巡视内容为:检查电容器自身、端接头、放电线圈、支架、外壳等部分, 并重点检查设备是否有异常声响;在夜间巡视时, 则需要对绝缘子及套管等进行巡查, 以检查其是否有放电、污闪等现象。
2.4.2 特殊巡视
对于特殊巡视, 应着重巡视以下几方面: (1) 加强温度监测, 确保温度满足电容器设备运行需求; (2) 遇到特殊天气, 比如雷雨、大雾等时, 应加强检查放电器的运行情况; (3) 在检查接地系统时, 要重点检查谐波有无出现异常; (4) 在法定节假日应按照上级指令增加巡维次数。
2.5 监测电压曲线
变电站值班巡维人员应密切关注运行电压是否存在异常状况。如果运行电压超出电压曲线范围, 则要及时根据电压实际运行状况及时投切无功补偿设备, 比如应用逆调压法予以解决。在负荷高峰时, 如果电压偏低, 应将电抗器切除, 并将电容器投入运行;低谷负荷电压偏高时, 则需要切除电容器, 将电抗器投入运行, 以降低母线电压。如果无功补偿设施全部投切或者运行, 实际运行电压指标仍不能满足作业需求时, 则可对有载调压变压装置的分接头档位进行调节等。
3 结束语
变电站运维人员是电力系统中的一线人员, 他们的主要职责是通过对变电设备精益化的运行、维护和安全、可靠的倒闸操作, 来确保变电设备的安全、稳定运行。其中, 加强无功补偿设备的运维管理, 也是其运维、巡视组织活动中重要一环。因此, 关注谐波、电压曲线、温度变化, 加强继电保护等非常重要。在无功补偿设备出现故障时, 变电站运维人员应在第一时间确定故障范围, 准确、客观地判断故障的基本性质, 隔离故障设备, 以确保电力系统的安全、稳定、可靠运行。
摘要：当电力系统无功功率未能满足供应需求时, 变电设备就难以使无功功率得到保障, 从而难以提供自身正常工作时必要的电磁场, 最终, 变电设备不能按照额定条件继续工作, 引发故障问题。基于此, 主要将变电站无功补偿概念作为阐述视角, 提出变电站无功补偿设备的运维策略, 以供业界人士参考。
关键词：变电站,无功补偿,无功功率,运维策略
参考文献
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[2]李金荣, 任春艳.无功补偿的现状与应注意的问题[J].科技风, 2010 (18) .
补偿设备 第5篇
随着国民经济的快速发展, 变电站征地越来越困难, 如何有效减少占地面积成为当前变电站设计中的首要问题之一。尤其对于土地紧张、占地受限、安全可靠性要求高的变电站, 该问题更加突出。近几年, 因GIS设备大规模应用, 变电110KV及以上电压等级配电装置占地面积大幅度减少, 但无功补偿设备电容器等因受技术发展的限制, 一直未有突破, 特别是500KV电压等级变电站无功补偿装置数量多、容量大, 已成为限制变电站占地的主要因素之一。因此, 为了解决500k V电压等级变电站无功补偿装置布置占地过大的问题, 提出一种采用箱式电容器联合油串抗及隔离开关、避雷器箱体内布置及HGIS的集成优化布置技术。
研究现状及存在问题。目前国内500KV以上电压等级通常采用预装框架式电容器无功补偿设备进行布置, 电容器间隔与并联电抗间隔纵向尺寸差别较大, 造成了土地资源的浪费, 尤其是在并抗组数多电容器组数少的情况下浪费更为明显。
2 500KV变电站35KV无功补偿设备集中优化布置技术
(1) 依托工程概况。500KV牟平变电站位于山东省烟台市, 该工程获得鲁班奖、中国电力优质工程奖及电力行业优秀设计一等奖。本期建设2台500KV、750MVA变压器, 最终规模4台500KV、750MVA变压器;500KV出线, 本期2回, 最终6回;220KV出线, 本期10回, 最终16回。本期安装2组60MVar电抗器, 4组60MVar电容器, 最终安装4组60MVar电抗器, 8组60MVar电容器。工程于2011年12月投产; (2) 集成优化布置技术方案研究。本技术成果的目的是为了解决变电站布置占地受限的问题, 优化35k V配电装置布置, 采用大电容器件箱式电容器联合油串抗及隔离开关避雷器箱体内集成优化布置的方式;在此技术基础上, 亦可将35KV敞开式配电装置中的断路器、隔离/接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等集成为HGIS设备, 可进一步大幅缩减占地面积。牟平站采用大电容器件箱式电容器, 它采用大电容器元件串并联方式, 放置于充满油的箱体内, 通过油管与油浸式串联电抗器相联, 其前端的隔离开关和避雷器也采用箱体外壳将其罩住, 整套无功补偿设备, 集成在一个外壳内, 通过先进的绝缘结构设计手段和制造工艺, 将产品故障率压缩到无限接近于零, 具有安全、稳定、可靠、免维护、占地小等优点。
3 集成优化布置技术创新亮点及优势
3.1 技术创新
(1) 技术指标。本集中优化布置技术采用大电容器件箱式电容器联合油串抗及隔离开关避雷器箱体内集成优化布置的方式, 突破了常规框架式电容器加干式串联电抗器敞开式布置, 在布置方式上具有创新性, 和传统方式相比具有可靠性高、寿命长、安全性高、运行维护量少等技术优势; (2) 占地指标。本集中优化布置技术可有效减少500KV变电站占地面积。以已经实施的500KV牟平变电站为例, 与常规无功补偿装置布置方案相比, 采用本技术后, 可节省占地约3.2025亩; (3) 进一步采用HGIS布置方案。在本集中优化布置技术基础上采用HGIS设备的布置方式, 与敞开式布置方式相比可进一步节省占地约1.48亩。
3.2 优势分析
(1) 集成优化布置技术全寿命周期成本分析:
依据表1, 以远景规模计算40年全寿命周期成本, 在不考虑停电损失的情况下, 最终得出集中优化布置方式成本比常规布置方式成本低约460W, 具有良好的经济效益。
(2) 集成优化布置技术可靠性及稳定性分析。1) 可靠性分析。框架式结构电容器组采用的单台电容器, 内部元件的连接采用焊接工艺, 有可能会造成元件薄膜端部的烫伤以及焊接点毛刺带来尖端放电, 电容器端部绝缘受损, 可导致电容器的早期损坏。箱式电容器内部元件采用冷压接工艺, 没有烫伤薄膜和焊点尖端放电的可能, 大幅度提高了运行的可靠性。电容器的温升对于电容器的寿命影响很大, 按照电容器八度定则, 电容器每升高8度, 则电容器的设计寿命缩短一半。框架式结构电容内部芯子的最热点一般都在65-70℃。箱式电容器的内部芯子最热点不超过58℃, 使得箱式电容器的使用寿命大幅度提高, 保证了全寿命周期内的可靠运行;2) 稳定性分析。框架式结构电容器因更换方便, 在场强选择上一般都在57k V/mm左右, 这样电容器的成本相对较低, 但抗过电压、过电流的能力相对较弱。箱式电容器一旦损坏就是报废的, 所以设计理念就是故障趋向于零的, 在设计场强的选择都低于42k V/mm。
4 结语
补偿设备 第6篇
一、500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置技术的重要性
本文为了有效解决我国现阶段500k V电压等级大型变电站无功补偿过程中设备装置占地面积较大的问题, 重点对35k V无功补偿设备集中优化布置技术的相关内容展开论述, 文中通过采用一种箱式的电容器, 联合避雷器箱体相关布置以及油串抗及隔离开关、HGIS集成优化布置技术进行设计分析, 通过研究发现, 这种技术不仅减少了常规无功补偿过程中对土地资源的大量浪费, 而且大大提高了变电站的运行效率。
二、500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置技术的研究
(一) 500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置工程案例概况
500k V大型的变电站位于我国广东省某地区, 该项目主要依托顺容电气有限公司的强大技术创新能力, 本次技术实施主要采用两台实际负荷分别为750MVA和500k V的变压器, 以及采用最终规模分别为750MVA与500k V的变压器, 实际出线500k V、最终6回、本期2回;出线220k V、最终16回、本期10回。而本项目实施过程中主要安装四组60MVar的电容器设备以及最终安装8组60MVA电容器设备及4组60MVA的电抗器设备。
(二) 500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置方案
本次集成优化布置技术方案旨在解决500k V变电站无功补偿过程中的占地受限问题, 技术方案在实施过程中, 主要针对35k V无功补偿设备的相关配电装置进行重新布置优化, 重点采用了隔离开关避雷器箱体内集成优化布置方式以及油串抗集成优化布置方式, 同时联合特大电容器件箱式电容器等结构布置优化方式进行设计。
在此结构布置的前提下, 通过在HGIS设备中进一步有效集成35k V敞开式无功补偿配电装置设备中的电流互感器、隔离/接地开关、电压互感器以及接地开关、隔离开关避雷器等众多的电力设备, 通过这一设计优化方案不断减少500k V变电站无功补偿过程中的用地面积。本次项目对500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置设计过程中, 重点采用了超大容器件的箱式电容器设备, 从而在连接过程中, 采用串联技术方式, 对该超大容量的电容设备进行有效连接, 从而将组建好的电力设备置入油箱之内, 并将油浸式串联电抗器与油管相连接, 由此使避雷器以及电抗器前端的隔离开关被箱体外壳所隔离, 最终将整个大型的无功补偿设备集成于一个外壳中, 然后技术人员采用科学的绝缘设计工艺以及先进的技术手段, 将电力系统设备的故障风险不断降低, 从而实现了对500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置的目的和效果, 如图1所示。
三、无功补偿设备集中优化布置技术的创新点以及应用效果分析
(一) 无功补偿设备集中优化布置技术指标
本次项目集中优化设计过程中, 主要采用了隔离开关避雷器箱体内集成优化布置方式, 以及油串抗集成优化布置方式, 同时联合特大电容器件箱式电容器等结构布置优化方式进行设计。与我国传统的框架式电容器加干式串联电抗器敞开式布置相比, 本文所研究的这一结构设计优化方式, 在技术结构的布置方面具有很好的创新性, 而且技术方式更加科学、安全与可靠, 大大提高了变电站电力设备的运行效率, 使大型设备的运行更加长效, 同时也使设备的运行维护量不断减少, 特别是在隔离开关避雷器箱体内, 集成优化布置方式以及油串抗集成优化布置方式, 联合特大电容器件箱式电容器等结构布置优化方式并采用HGIS布置技术方案展开科学优化设计, 与传统的敞开式无功补偿设备集中布置技术方案相比, 大大节省了系统无功补偿的实际占地面积。
(二) 无功补偿设备集中优化布置技术应用效果评析
通过上述论述发现, 本项目对500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置技术的应用, 产生了巨大的经济效益和社会效益, 具体的成效指标评价见表1。
从表1中的对比情况来看, 我国电力系统中传统的框架式结构电容器组主要通过单台电容器设备进行集成化优化布置与结构设计, 同时采用焊接技术工艺将电容器内部的相关元件进行有效连接, 因此在这种情况下, 有可能会导致电容器相关元件的薄膜端部出现严重的烫伤情况, 同时也可能会造成焊接点毛刺尖端放电的情况, 一旦焊接点毛刺尖端放电, 则会使电容器的绝缘部位受到严重的损伤, 从而破坏电容器相关元器件。而采用本项目设计的箱式电容器, 通过冷压接技术工艺对箱式电容器的内部相关组件进行焊接, 因此不会出现焊接点尖端毛刺放电的情况, 以及电容器薄膜被烫伤的情况, 所以在某种程度上而言, 大大提升了箱式电容器的整体运行性能。
通常情况下, 电容器的使用周期与电容器内部的运行温度具有一定的关联性, 因此结合电容器的“八度运行”定则, 当箱式电容器的内部运行温度每上升八度时, 就会导致箱式电容器的设计使用周期缩短一半。与箱式电容器相比, 传统的框架式结构电容器内部的芯子最高运行温度为60℃左右, 而箱式电容器的内部芯子最高温度则始终保持在60℃下, 因此二者仅从电容器内部的芯子温度情况进行比较, 可以看出, 箱式电容器的整体运行温度更低, 大大延长了电容器相关运行组件的使用周期。与此同时, 也保证了箱式电容器的安全、稳定运行。
从系统设计运行的稳定性来看, 传统的框架式结构电容器在构件方面相对简单, 因此设备的更换更加方便。通常框架式结构的电容器强场选择都保持在57k V/mm左右, 因此这种结构的电容器成本造价更低, 但是其具有一定的不足之处, 主要是系统的过电流能力相对较弱。另外, 抗过电压的能力也不足。但是箱式电容器在设计过程中为了克服这一弊端, 主要的设计理念就是将系统中的故障减小到零, 因此箱式电容器在场强选择方面都不足42k V/mm, 从而保证了500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置技术的应用具有一定的科学性。
结语
综上所述, 500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置技术十分重要, 在此背景之下, 本文将重点对我国500k V变电站35k V无功补偿设备集中优化布置技术的相关内容进行研究论述, 以此不断提高我国的电力运输水平, 从而促进电力系统设备不断朝着智能化以及集成化和高效化方向发展。
参考文献
[1]鲁非, 孟毅, 胡丹晖.500k V变电站低压侧无功补偿装置运行分析[J].中国电力, 2013, 46 (5) :51-55.
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