浅谈变电所无功补偿装置容量的选择和保护配置

维普资讯 http://www.cqvip.com 石河子科技　浅谈变电所无功补偿装置容量的选择和保护配置　石河子开发区天富生化技术有限责任公司（８３２０００）李良泉　中图分类号：ＴＭ４１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８—０８９９（２００７）１２一Ｏ０３８－０２　在电力系统运行中，无功系统运行的存在保持　了电力系统的电压水平，保证了电力系统的稳定运　行和用户的供电质量，并使电网传输电能的损失最　小，如果无功电源不足就会给系统带来一系列危　害，如：设备出力不足，电力系统损耗增加，设备损　坏，电力系统稳定度降低。那么对于变电所如何经　济合理地配置无功补偿设备及保护配置介绍如下：　供同行参考。　１　无功补偿设备选型　按综合性能基本一致考虑，并联无功补偿设备　分三大类：即并联电容器电抗器组合、调相机、静止　无功补偿器。但对于变电所大多采用并联电容器电　抗器组，它具有投资省，电能损耗小，维护简单，建　设工期短等优点。　２电容器容量配置　考虑到补偿变压器的损耗，适当集中容量便于　管理和调节无功出力，各级变电所按主变变压器容　量配置一定的电容器，这一配置方式，与高压用户　按国家供用电规则中功率因素补偿到０．９的要求是　一致的。对于３５ｋＶ和１　ｌＯｋＶ变电所补偿容量一般　可取主变压器容量的１５％～２０％，６３ｋＶ变电所一般　可取主变压器容量的２０％～３０％，２２０ｋＶ变电所一　般可取主变压器容量的０￣３０％，如有地区性电厂接　入不同的电压层，则根据其供出的无功容量相应减　少该层变电所的补偿容量，甚至不装无功补偿设　备，受电厂无功。　３电抗器容量的配置　在谐波电压作用下，电容器会产生额外的功率　损耗，加快绝缘介质的老化。更为严重的是，大量谐　波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的　一３８一　并联谐振或串联谐振，造成对某次谐波电流的放大　和谐波电压的增高。这种危险的谐波过电压和过电　流，不仅会使电容器超载而损坏，也会使与电容器　联接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变超压　过负荷而损坏。据统计，７０％以上的谐波故障发生　在电容器装置上，为防止投入并联电容器装置后，　引起高次谐波和谐振，主要针对３，５，７次谐波而　言，目前国内一般的防谐措施是在电容器组中串接　５％～６％的电抗器，使电容器支路对５次及以上各　次谐波均呈感性，但却增大了３次谐波的放大几　率。对于３次谐波，我们可在串接５％～６％电抗器的　基础上，根据３次谐波的大小，还要采用以下措施　（１）恰当选择分组容量，躲开３次谐波放大区，按电　压波动△ｕ＜±２．５％Ｕｅ选择的分组容量Ｑ　，近似按　式计算　Ｑｆｚ＝２。５％／１ｏ０　Ｓｄ　式中ｓｄ一低压电抗器和电容器所接母线的三　相短路容量。这一措施只能满足电容器组的总电流　Ｉｃ≤１。３Ｉｅ，只限于保护电容器装置，但是，对３次谐　波电流仍有放大作用，即系统内的３次谐波电流，　在投入电容器组后要比投入前增大；（２）采用部分　或全部电容器组串接１２％～１３％电抗器，使电容器　组对３次及以上各次谐波均呈感性。这一措施电容　器装置投入后，不会放大系统内原有的３次及以上　各次谐波电流。　４电力电容器的保护配置　（１）熔丝的额定电流的选择。每台电容器应装　没专用的熔断器进行保护，如果电容器组由若干电　容器并联构成并共用一个熔断器，则当电容器组中　任一电容器发生内部短路时，组内健全的电容器要　向故障的电容器放电，易使健全的电容器损坏。在　熔断器熔断后使整个并联在一起的电容器均断开，　甚至有可能使全组电容器均断开，这是很不恰当　维普资讯 http://www.cqvip.com 的。熔丝额定电流，按电容器的电容允许偏差±　１０％，电容器按允许在１．３倍额定电流下长期工作　的条件选择，即熔丝额定电流计算值为１．１×１．３＝　１．４３，故可按１．５—２．０倍电容器额定电流选用。　（２）电容器过电压保护。原因一电容器耐受过电　压的能力较低，这是由电容器本身的特点决定的。当　一组电容器中个别电容器损坏切除或内部击穿，使　串联的电容器之间的电压分布发生变化，剩余的电　容器承受过电压。ＩＥＣ标准和国家标准规定，电容器　连续运行的工频过电压不超过１．１Ｏ倍额定电压。原　因二由于系统会出现工频过电压（一堆轻负荷状态　出现的工频过电压，是操作过电压和雷电过电压），　电容器所在的母线电压升高，当此电压超过电容器　的最高容许电压时，内部游离增大，可能发生局部放　电。因此当电容器端电压超过１１０％额定电压时，保　护应将整组电容器断开。　（３）单星形接线的电容器组可采用中性线接地　电压不平衡保护。其原理如下：电容器组各相上并接　有作为放电线圈的电压互感器，其一次侧不接地，将　其二次线圈接成开Ｈ－－＂角形，接一电压继电器。当任　一相中有电容器故障时，三相电容不对称，在开口三　角中出现电压，使继电器动作。由于一次坝０中性点不　接地，故不论系统中出现三次谐波电压或系统发生　单相按地故障对保护都没有影响。多段串联单星形　接线的电容器组，可采用段间电压差动或桥式差电　流保护，也是利用作为放电线圈的电压互感器，每段　一台，互感器的二次侧按差接。对双星形接线的电容　器组，采用中性线不平衡电压或不平衡电流保护，这　种保护在国内各地区拥有成功的运行经验。但这种　方式也有一定缺点，例如由于制造的误差每台电容　２００７年第６期　器的电容值不能完全相等，要保持两组电容器的正　常电容值完全平衡比较困难。　（４）电容器欠电压保护。从电容器本身的特点来　看，运行中的电容器如果失去电压，电容器本身并不　会损坏。但运行中的电容器突然失压可能产生以下　两个后果：其一，如变电所因电源测瞬时跳开或主变　压器断开，而电容器仍接在母线上，当电源重合闸或　备用电源自动投入时，母线电压很快恢复，而电容器　上的残余电压还未来得及放电降到０．１倍额定电压　以下，这就有可能使电容器承受高于１．１倍的额定　电压，而造成损坏。其二，当变电所失电后，电压恢　复，电容器不切除，就可能造成变压器带电容器合　闸，而产生谐振过电压损坏变压器的电容器。此外，　当变电所停电后，电压恢复的初期，变压器还未带上　负荷，母线电压较高，这也可能引起电容器过电压。　所以电容器应装设失压保护，该保护的整定值既要　保证在失压后，电容器尚有残压时能可靠动作，又要　防止在系统瞬间电压下降时误动作。一般电压继电　器的动作值可整定为Ｏ．５　０．６倍的额定电压，动作　时间需根据系统接线和电容器结构而定。一般可取　０．５—１ｓ。　（５）电容器过负荷保护。在电力系统中，并联电　容器常常受到谐波的影响，特殊情况，还可能在某　些高次谐波产生谐振现象，产生很大的谐振电流。谐　波电流将使电容器过负荷、过热、振动和发出异音，　使串联电抗器过热，产生异音和烧损。所以谐波对电　网的运行是有害的，对产生谐波的各种来源进行限　制，使电网运行电压接近正弦波形，否则应装设过负　荷保护。　一３９—