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近些年,10 kV线路上的无功自动补偿出现了一些新的技术和产品,在农村配电网中,进行无功功率补偿,对提高功率因数、降损节能和提高供电质量有着非常重要的作用和意义。
一、农电10 kV配网系统无功补偿概况
对于农网主要使用的10 kV配网系统,完整的无功补偿应该包括变电站集中补偿、10 kV线路补偿和用户端低压补偿,再加上随机补偿,即“3级补偿+随机补偿”(“3+1”模式)。
目前,实际应用相对广泛的主要是在变电站的二次侧进行集中补偿,以及用户端的低压补偿。变电站集中补偿是在站内,室内环境,有人工值守;低压补偿虽然是户外环境条件下工作,但技术难度相对低一些。10 kV线路的无功补偿由于技术和环境等多方面的问题,只是有少量的线路实行了固定补偿,或人工控制补偿。显然,10 kV线路早期的这种补偿方法存在过补或欠补、人工劳动强度大等问题。通常,这种方法补偿电容器的容量只能配置线路平均无功缺额的30%左右,补偿效果很不理想。 根据线路运行状况,自动判别并实现10 kV线路无功自动补偿,是10 kV无功补偿技术和产品的发展方向。
二、10 kV线路无功自动补偿装置安全保护综述
作为应用方,我们从应用的实践经验和体会,介绍各项安全保护措施。
安全挂网方式:10 kV线路无功自动补偿装置是一台(套)电力设备,但从安装施工、配套设施来说,每一个补偿点都是一个系统。应该考虑的是:
1、装置的重量以及单、双杆架设。早期简单的分装式(无箱体)补偿装置是单杆架设,安装在杆的上部;后来随着功能完善,设备配套件增多和防尘防雨的需要,发展了箱体式,采用双杆架设,安装在电杆中部,最低端距地面至少2.5 m。杆上架设设备的重量国家有规定可供参考。
A、B、C三相向装置引线的安全配套件:三相电接入装置前应该有跌落开关保护、避雷器保护,以及配套的横担、高压瓷绝缘子等。
接地系统:应按照国家相关的标准规范埋设安全的接地系统,保证雷击电流和短路电流的瞬间对地导通,以免烧坏装置。
2、补偿电容器组的自保能力。同样是满足10 kV高压规格的补偿电容器,但不同厂家和型号的电容器在是否有自身保护的特点上存在差别。建议考察厂家配套的补偿电容器是否具备内部熔丝和自放电电阻,它具备并增强了整机的自保能力。
3、补偿电容器三相外接保险。虽然装置与外接电网之间装有跌落开关对装置进行过流保护,但考虑到线路可能存在的复杂恶劣因素,以及跌落开关可能出现故障,就有必要在每台电力电容器组再增加一级保险。有的设备生产厂家在每台电容器组上加装了喷逐式高压熔断器,有斜拉式、立式等等,以此达到短路保护及对地短路保护。当某个电力电容器组发生故障时,其高压熔断器将会熔断,即该电力电容器组退出运行,而不会影响整个系统的安全工作。
4、抑制电网干扰的安全保护配置。电网中可能会有一些特殊的负荷带来有害干扰,如轧钢厂的中频炉可能带来谐波干扰,采石场的大型碎石机可能带来浪涌冲击干扰等等,因此,应该考查补偿装置是否具备了抑制这些干扰的措施。基本方法是加装电抗器,可抑制10 kV线路上的低次谐波影响,既保护了补偿设备的安全性,又有利于线路输送电能的质量;加装浪涌脉冲吸收器,可抑制线路上的浪涌电流和瞬间电流对电容器组的危害,进而也保护了二次设备的正常运行。
5、无损采集10 kV线路电流值。这里首先说明一下采集电流的作用:作为自动控制无功补偿装置,这里有一个控制模式的问题:如果采用电压控制模式,即根据电压的高低作为判据进行控制,则无需采集电流信号,仅采集电压信号即可,但它不能完全反映线路无功的缺额,会出现过补和欠补的现象;如果采用无功控制模式,即根据无功缺额量的多少作为判据进行跟踪控制,则除了采集电压信号外,还必须采集电流信号,即可通过控制器的计算机计算出无功量,跟踪无功缺额大小来实施控制,就不会出现过补和欠补的现象。
6、执行开关的掉电保护。装置的控制器控制投切开关将电容器并入或退出电网,其投切开关有多种形式,不同设备厂家选型也不一样。目前,应用较为成熟的是真空类开关。对各类开关的技术指标要求是必需的,但其是否具备掉电自动分闸功能是非常重要的。如果电网突然停电,恰好开关合闸使得电容器正并在电网上,而开关不能够因掉电而自动分闸,当再次来电时电容器就是直接挂在网上,这就很危险。因此,建议采用电保持式的真空接触器。
7、控制器抗干扰保护。控制器是在低压条件下工作,特别是大量的计算机、数据芯片和集成电路,在直流电压下工作。除了较高的电源技术保证外,还应有防雷击浪涌和滤波器等保护功能。
8、控制器软件实现智能化识别、保护措施。利用传感器、感应装置、执行元件,结合先进的计算机技术和丰富的控制软件,对设备和电网运行数据进行采集、分析,实现智能化的控制和保护,是目前较为先进、全面、完善、最准确的识别、保护措施。
一、农电10 kV配网系统无功补偿概况
对于农网主要使用的10 kV配网系统,完整的无功补偿应该包括变电站集中补偿、10 kV线路补偿和用户端低压补偿,再加上随机补偿,即“3级补偿+随机补偿”(“3+1”模式)。
目前,实际应用相对广泛的主要是在变电站的二次侧进行集中补偿,以及用户端的低压补偿。变电站集中补偿是在站内,室内环境,有人工值守;低压补偿虽然是户外环境条件下工作,但技术难度相对低一些。10 kV线路的无功补偿由于技术和环境等多方面的问题,只是有少量的线路实行了固定补偿,或人工控制补偿。显然,10 kV线路早期的这种补偿方法存在过补或欠补、人工劳动强度大等问题。通常,这种方法补偿电容器的容量只能配置线路平均无功缺额的30%左右,补偿效果很不理想。 根据线路运行状况,自动判别并实现10 kV线路无功自动补偿,是10 kV无功补偿技术和产品的发展方向。
二、10 kV线路无功自动补偿装置安全保护综述
作为应用方,我们从应用的实践经验和体会,介绍各项安全保护措施。
安全挂网方式:10 kV线路无功自动补偿装置是一台(套)电力设备,但从安装施工、配套设施来说,每一个补偿点都是一个系统。应该考虑的是:
1、装置的重量以及单、双杆架设。早期简单的分装式(无箱体)补偿装置是单杆架设,安装在杆的上部;后来随着功能完善,设备配套件增多和防尘防雨的需要,发展了箱体式,采用双杆架设,安装在电杆中部,最低端距地面至少2.5 m。杆上架设设备的重量国家有规定可供参考。
A、B、C三相向装置引线的安全配套件:三相电接入装置前应该有跌落开关保护、避雷器保护,以及配套的横担、高压瓷绝缘子等。
接地系统:应按照国家相关的标准规范埋设安全的接地系统,保证雷击电流和短路电流的瞬间对地导通,以免烧坏装置。
2、补偿电容器组的自保能力。同样是满足10 kV高压规格的补偿电容器,但不同厂家和型号的电容器在是否有自身保护的特点上存在差别。建议考察厂家配套的补偿电容器是否具备内部熔丝和自放电电阻,它具备并增强了整机的自保能力。
3、补偿电容器三相外接保险。虽然装置与外接电网之间装有跌落开关对装置进行过流保护,但考虑到线路可能存在的复杂恶劣因素,以及跌落开关可能出现故障,就有必要在每台电力电容器组再增加一级保险。有的设备生产厂家在每台电容器组上加装了喷逐式高压熔断器,有斜拉式、立式等等,以此达到短路保护及对地短路保护。当某个电力电容器组发生故障时,其高压熔断器将会熔断,即该电力电容器组退出运行,而不会影响整个系统的安全工作。
4、抑制电网干扰的安全保护配置。电网中可能会有一些特殊的负荷带来有害干扰,如轧钢厂的中频炉可能带来谐波干扰,采石场的大型碎石机可能带来浪涌冲击干扰等等,因此,应该考查补偿装置是否具备了抑制这些干扰的措施。基本方法是加装电抗器,可抑制10 kV线路上的低次谐波影响,既保护了补偿设备的安全性,又有利于线路输送电能的质量;加装浪涌脉冲吸收器,可抑制线路上的浪涌电流和瞬间电流对电容器组的危害,进而也保护了二次设备的正常运行。
5、无损采集10 kV线路电流值。这里首先说明一下采集电流的作用:作为自动控制无功补偿装置,这里有一个控制模式的问题:如果采用电压控制模式,即根据电压的高低作为判据进行控制,则无需采集电流信号,仅采集电压信号即可,但它不能完全反映线路无功的缺额,会出现过补和欠补的现象;如果采用无功控制模式,即根据无功缺额量的多少作为判据进行跟踪控制,则除了采集电压信号外,还必须采集电流信号,即可通过控制器的计算机计算出无功量,跟踪无功缺额大小来实施控制,就不会出现过补和欠补的现象。
6、执行开关的掉电保护。装置的控制器控制投切开关将电容器并入或退出电网,其投切开关有多种形式,不同设备厂家选型也不一样。目前,应用较为成熟的是真空类开关。对各类开关的技术指标要求是必需的,但其是否具备掉电自动分闸功能是非常重要的。如果电网突然停电,恰好开关合闸使得电容器正并在电网上,而开关不能够因掉电而自动分闸,当再次来电时电容器就是直接挂在网上,这就很危险。因此,建议采用电保持式的真空接触器。
7、控制器抗干扰保护。控制器是在低压条件下工作,特别是大量的计算机、数据芯片和集成电路,在直流电压下工作。除了较高的电源技术保证外,还应有防雷击浪涌和滤波器等保护功能。
8、控制器软件实现智能化识别、保护措施。利用传感器、感应装置、执行元件,结合先进的计算机技术和丰富的控制软件,对设备和电网运行数据进行采集、分析,实现智能化的控制和保护,是目前较为先进、全面、完善、最准确的识别、保护措施。