時(shí)間：2023-05-30 09:57:39
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高壓并聯(lián)電容器，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】電力電容器；聯(lián)接方式；雙星形
引言
近年來，鹽城供電公司不斷新建、改建、擴(kuò)建變電所和輸電線路。目前，由鹽城供電公司變電檢修室電氣試驗(yàn)班負(fù)責(zé)日常修試工作的110kV和35kV電壓等級(jí)變電所內(nèi)普遍安裝了用于無功補(bǔ)償?shù)?0kV或20kV高壓并聯(lián)電容器組或集合式電容器。
1高壓并聯(lián)電容器組主接線及運(yùn)行維護(hù)
1.1高壓并聯(lián)電容器組一次主接線
在電力系統(tǒng)中，高壓并聯(lián)電容器組的聯(lián)接方式主要有兩種：星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接。星形聯(lián)接方式又分為單星形聯(lián)接和雙星形聯(lián)接。變電所用于無功補(bǔ)償?shù)?0kV或20kV高壓并聯(lián)電容器組一次主接線如圖1所示。
圖1 高壓并聯(lián)電容器組一次主接線
正常運(yùn)行時(shí)，放電線圈并聯(lián)于三相之間，工作在交流電壓下，呈一很高的勵(lì)磁阻抗，電容器組被斷開后，放電線圈起直流衰減放電作用；串聯(lián)電抗器起限制電容器的合閘涌流和抑制諧波電壓作用；電容器組主刀閘和接地刀閘采用聯(lián)動(dòng)方式，即電容器組刀閘合則接地刀閘自動(dòng)分，而電容器組刀閘分則接地刀閘自動(dòng)合。
1.2 高壓并聯(lián)電容器組運(yùn)行維護(hù)工作分析
高壓并聯(lián)電容器組運(yùn)行維護(hù)工作必須綜合考慮電容器組的容量、電容器額定電壓和系統(tǒng)電壓、電容器組接線方式和分組情況、電網(wǎng)的接地方式和保護(hù)方式等多方面因素。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)高壓并聯(lián)電容器組運(yùn)行維護(hù)工作中需注意以下七點(diǎn)：
（1）正常運(yùn)行中，電容器分閘后至再次合閘的時(shí)間間隔不得少于5分鐘，以便充分放電。
（2）單臺(tái)電容器電容值偏差不超出額定值的-5%～10%范圍；電容器組中各相電容的最大值和最小值之比不應(yīng)超過1.08。
（3）補(bǔ)償后的功率因數(shù)，一般不宜大于0.95，更不宜將無功向變壓器的初級(jí)倒送。
（4）高壓并聯(lián)電容器組的聯(lián)接和分組需根據(jù)電容器的用途和電網(wǎng)情況而定。對(duì)于集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M為適應(yīng)負(fù)荷和電壓的變化，電容器組宜接在母線上，并按需要適當(dāng)分組。
（5）高壓并聯(lián)電容器組為限制合閘涌流和抑制諧波電壓，一般都串入串聯(lián)電抗器配合使用。此時(shí)應(yīng)考慮到容升效應(yīng)，選用額定電壓和允許最高運(yùn)行電壓較高的電容器。
（6）母線停電操作時(shí)，應(yīng)先停電容器組，后停線路；母線送電操作時(shí)，應(yīng)先送線路，再根據(jù)系統(tǒng)電壓情況決定是否投送電容器組。
（7）電容器組停電檢修時(shí)，應(yīng)將電容器組放電接地，放電時(shí)先通過大電阻接地，再直接接地。電容器組檢修前必須對(duì)每只電容器逐一充分放電。
2 不同聯(lián)接方式下的高壓并聯(lián)電容器組
2.1 三角形接線方式下的高壓并聯(lián)電容器組
高壓并聯(lián)電容器組三角形聯(lián)接方式，由于電容器組承受電網(wǎng)的線電壓，可獲得最大的補(bǔ)償效果。因?yàn)椴捎萌切谓臃〞r(shí)，電容器組所受電壓為電網(wǎng)的線電壓，其值為相電壓的 倍。而無功出力與電容器承受電壓的平方成正比，即 ，故電容器組容量一定時(shí)，三角形聯(lián)接的無功出力是星形聯(lián)接的3倍。
但是，電容器組三角形聯(lián)接下當(dāng)某相電容器發(fā)生單相短路時(shí)，注入故障點(diǎn)的電流非常大，不僅有故障相電容的發(fā)電電流，還有其他兩相電容的發(fā)電電流和系統(tǒng)的短路電流，這些電流疊加在一起會(huì)超過電容器額定電流的很多倍，容易引起電容器油箱爆炸，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。所以，從技術(shù)和安全方面分析，高壓并聯(lián)電容器組一般不采用三角形聯(lián)接方式。
2.2 星形接線方式下的高壓并聯(lián)電容器組
高壓并聯(lián)電容器組呈星形聯(lián)接時(shí)，電容器極板間承受電網(wǎng)的相電壓，其值為線電壓的 ，所以星形聯(lián)接的電容器補(bǔ)償效果僅為三角形聯(lián)接的1/3。單只電容器絕緣承受的電壓較低，當(dāng)電容器組中有一臺(tái)電容器因故障擊穿短路時(shí)，由于其余兩健全相的阻抗限制，故障電流將減小到一定范圍，使故障影響減輕。星形聯(lián)接下的電容器組當(dāng)電容器發(fā)生單相短路時(shí)，短路相電流為未短路兩相電流的矢量和，其值最大也不會(huì)超過額定電流的3倍。故從安全角度考慮，采用星形接法比三角形接法更安全可靠。
近年來，新建變電所或變電所電容器組技術(shù)改造時(shí)普遍采用雙星形聯(lián)接方式。雙星形聯(lián)接方式是將電容器組平均分為兩個(gè)電容量相等或相近的單星形接線電容器組，并聯(lián)到電網(wǎng)母線上，兩組電容器的中性點(diǎn)之間經(jīng)過一臺(tái)低變比的電流互感器連接起來，通過中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)電容器組。
3 電容器組典型案例
鹽城110kV城中變電站共有4組電容器，3號(hào)電容器組配置為雙星形接線方式，每相均由兩串四并共8只電容器組成，雙層式布置，整組共24只。2012年8月22日，10kV 3號(hào)電容器153開關(guān)不平衡保護(hù)動(dòng)作，無熔絲爆斷現(xiàn)象。檢修人員對(duì)該組內(nèi)每一只電容器進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，C2-1電容器已經(jīng)損壞。
正常情況下，只需更換C2-1電容器并完成交接試驗(yàn)即可，但當(dāng)時(shí)倉庫內(nèi)并無此類電力電容器備品，運(yùn)維檢修部決定臨時(shí)降低電容器補(bǔ)償容量，退出損壞的電容器，繼電保護(hù)重新設(shè)定整定值。
電容器組單星形與雙星形聯(lián)接方式在這種情況下的檢修方式有所不同。單星形聯(lián)接方式采用開口三角形壓差保護(hù)，在中性點(diǎn)采集不平衡電壓，因此如果某相需退出一只電容器，其余兩相也必須各退出一只相等或相近容量的電容器；雙星形聯(lián)接采用中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)，從兩個(gè)星形的中性點(diǎn)間采集不平衡電流，因此如果某相需退出一只電容器，同一相的另一個(gè)星形上必須退出一只相等或相近容量的電容器，其余兩相的兩個(gè)星形上也各退出一只相等或相近容量的電容器，一共需退出6只電容器，而單星形聯(lián)接方式下只需退出3只。
4 結(jié)論
本文總結(jié)了不同聯(lián)接方式下的高壓并聯(lián)電容器組運(yùn)行及檢修工藝，并以實(shí)際案例對(duì)雙星形聯(lián)接方式下的高壓并聯(lián)電容器組進(jìn)行了詳細(xì)分析。
筆者認(rèn)為，導(dǎo)致電容器熔絲爆斷或電容器故障的原因主要有三點(diǎn)：（1）熔絲的開斷性能不良。（2）熔絲的額定電流選擇太小。（3）諧波的影響。
運(yùn)行及檢修單位定期巡視和檢修高壓并聯(lián)電容器組時(shí)可按以下三點(diǎn)來防止故障現(xiàn)象的發(fā)生：
（1）加強(qiáng)對(duì)電容器的外觀檢查和在線監(jiān)測(cè)，避免電容器帶傷運(yùn)行。
（2）選擇性能好的熔絲。正確選擇熔絲與電容器的額定電流比值，一般取1.7～1.8倍電容器的額定電流。
（3）正確選擇串聯(lián)電抗器，避免高次諧波產(chǎn)生諧振。
參考文獻(xiàn)：
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[2]陳天翔 王寅仲 海世杰. 電氣試驗(yàn) 第二版.北京：中國電力出版社，2008
[3]GB 50227-1995.并聯(lián)電容器的設(shè)計(jì)規(guī)程
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關(guān)鍵詞：132kV高壓并聯(lián)電容器裝置 主負(fù)荷側(cè) 無功補(bǔ)償 電容器
0、前言
我國交流線路電網(wǎng)配電結(jié)構(gòu)主要為750—330—110—35—6kV或500—220—66—10/0.4kV兩種方式；國內(nèi)無功補(bǔ)其主要補(bǔ)償方式是為變電站主變壓器的第三繞組即低壓側(cè)提供容性無功補(bǔ)償來降低主變的電磁損耗。國外電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展紛雜，但基本上以日韓的100V、北美等國家的110—130V和中國、歐洲等國家的220—230V民用電壓分為三大類。巴基斯坦等國家的電網(wǎng)民用線路結(jié)構(gòu)主要為230/400V—132kV。
本文以提供于巴基斯坦白沙瓦變電站主變第二繞組的中壓主負(fù)荷側(cè)132kV線路的TBB132—28800（57600）/400—BLW無功補(bǔ)償成套裝置設(shè)備為例，針對(duì)特高壓輸變電特點(diǎn)，著重介紹了主負(fù)荷側(cè)特高壓無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方案與參數(shù)選取。
1、電容器組整體設(shè)計(jì)參數(shù)選取
1）并聯(lián)電容器組額定電壓選擇
在并聯(lián)電容器額定電壓的選擇上應(yīng)留有適當(dāng)裕度，場(chǎng)強(qiáng)過高，影響其性能和壽命，安全裕度取得過大，使投資增加。巴基斯坦特高壓電網(wǎng)中，并聯(lián)電容器組最高系統(tǒng)運(yùn)行電壓達(dá)145kV，系統(tǒng)標(biāo)稱線電壓為132kV。
根據(jù)《并聯(lián)電容器裝置的電壓、容量系列選擇標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的星形接線電容器組額定電壓公式：
Uc=（145/1.05）/（（1—0.12）* √3）
=143.4/√3kV
2）并聯(lián)電容器組額定容量選擇
根據(jù)客戶電容器組技術(shù)協(xié)議，參考變壓器補(bǔ)償容量的10%—30%原則，充分考慮用電高峰負(fù)荷時(shí)，變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不宜低于0.95。
該站電容器組容量需求為24Mvar，擴(kuò)容容量48Mvar，基于考慮其容量配比裕度，我們選擇電容器組容量為28Mvar，擴(kuò)容容量57Mvar。
3）單臺(tái)電容器參數(shù)選擇
（1）根據(jù)電容器組容量、電壓和耐爆分析，并考慮到保護(hù)方式和總?cè)萘康呐c單臺(tái)的大小。此方案選擇為6串段。
Ucn=Un/S
=（143.4/√3）/6 kV
=13.8 kV
In= Qn/3/ Ucn
=28800/3/13.8
=115.9 A
（2）根據(jù)電容器組容量和招標(biāo)技術(shù)協(xié)議，確定電容器組的單串并聯(lián)數(shù)為4臺(tái)，得單臺(tái)額定容量為400kvar，選擇內(nèi)熔絲保護(hù)、內(nèi)置放電電阻。
Qcn=Qn/3/（S*P）
=（28800/3）/（6*4）
=400kvar
電容器型號(hào)選擇為BAM13.8—400—1W，元件結(jié)構(gòu) 8并7串，內(nèi)置特制熔絲、放電電阻、采用單套管單元結(jié)構(gòu)。
2、成套裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)電容器接線的雙星型方式，設(shè)計(jì)為雙塔架，單個(gè)塔架為單星結(jié)構(gòu)，單排的同側(cè)塔架底部出線共同接線形成單星。每塔架分為3層結(jié)構(gòu)，前后分進(jìn)出線，形成6串段，每層背靠背的放置2串段各2（4）臺(tái)電容器。整體進(jìn)線采用TMY—100*10匯流排，各星出線采用TMY—50*5匯流排，并引至中性點(diǎn)電流互感器的兩端。
3、絕緣配合設(shè)計(jì)
該電容器組成套裝置裝設(shè)巴基斯坦白沙瓦地區(qū)，變電站海拔≤1000m，因此，設(shè)計(jì)中可不考慮海拔修正系數(shù)，只考慮防污穢等級(jí)。
1） 單臺(tái)電容器絕緣選擇；
根據(jù)電容器組接線與整體塔架結(jié)構(gòu)，電容器單元工頻耐壓按20kV絕緣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。
2） 電容器組裝置的層間絕緣選擇；
按照常規(guī)設(shè)計(jì)要求，電容器塔架組成的每模塊之間絕緣支柱的選擇，其工頻濕受耐壓值不得低于絕緣子的實(shí)際電壓等級(jí)的3倍。該塔架濕受電壓為：3×1串×13.8kV=41.4kV，在此，選擇40.5kV電壓級(jí)支柱絕緣子，型號(hào)為ZSW—40.5/8—3型號(hào)，爬電距為1250mm。
2） 電容器塔底部支柱絕緣選擇；
根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行電壓，高壓端額定短時(shí)工頻耐壓275kV，雷電沖擊耐壓650kV以上。選擇塔架基礎(chǔ)絕緣支柱型號(hào)為ZSW—145/16—4型號(hào)，爬電距為3980mm以上。
高壓端對(duì)地總的絕緣為各層間絕緣子爬距之和，即1250×3+3980=7730mm，完全滿足特高壓絕緣要求設(shè)計(jì)。
4、電容器組的耐爆分析
依照標(biāo)準(zhǔn)，允許的最大并聯(lián)串段的電容器總?cè)萘坎坏么笥?900kvar，即3900/400=9.75，該電容器單串段最大為4并，完全滿足耐爆要求。
根據(jù)電容器接線方式，計(jì)算對(duì)當(dāng)1臺(tái)電容器發(fā)生故障，即極對(duì)殼擊穿短路時(shí)，注入其中故障單元的最大能量為（4/3+3）臺(tái)電容器單元的能量，同時(shí)，也完全滿足
5、電容器組保護(hù)整定計(jì)算分析
繼電保護(hù)整定針對(duì)特高壓大容量電容器組 ，一般采用二段保護(hù)，即先報(bào)警保護(hù)提醒，再跳閘斷電保護(hù)，以提高電容器組的運(yùn)行可靠性和靈敏度，降低維護(hù)。
按照容量匹配配平所有單元的情況下，滿足相間和串段、各臂間容差比值遠(yuǎn)小于1.001以下，即可保證電容器組的固有初始不平衡一次電流遠(yuǎn)小于繼電保護(hù)整定值第一段保護(hù)值范圍之內(nèi)。
6、兩種方案對(duì)比
我國變電站裝設(shè)的110kV電容器組成套裝置，其多為：?jiǎn)涡切谓泳€方式，橋式差電流保護(hù)方式或雙橋差；單臺(tái)電容器選擇多為：雙套管、20kV等級(jí)，電壓為6.56kV，內(nèi)部串段達(dá)14串以上，容量為500kvar左右；裝置結(jié)構(gòu)多為：12串段。
該巴基斯坦132kV方案的選擇，以國內(nèi)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并根據(jù)國外電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而確定。主要特點(diǎn)：雙星形接線方式，中性點(diǎn)差電流保護(hù)方式；單臺(tái)電容器選擇為單套管、20kV等級(jí)，電壓為13.8kV，內(nèi)部串段為7串，容量為400kvar；裝置結(jié)構(gòu)為：6串段。
7、結(jié)語
本文系統(tǒng)的分析介紹了巴基斯坦國家主變壓器配電的主要無功負(fù)荷側(cè)，132kV線路的無功補(bǔ)償成套裝置的各項(xiàng)參數(shù)選取與方案設(shè)計(jì)，最后簡(jiǎn)單的對(duì)比介紹了我國內(nèi)主要110kV線路，無功補(bǔ)償裝置的基本設(shè)計(jì)參數(shù)選取。望給予以后我國及出口該類似的特高壓大型項(xiàng)目設(shè)計(jì)以參考和經(jīng)驗(yàn)的積累。
參考文獻(xiàn)：
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作者簡(jiǎn)介：
表 1 電力電容器用途、性能特點(diǎn)
產(chǎn)品類型 主要用途 性能特點(diǎn)
并聯(lián)電容器
補(bǔ)償電力系統(tǒng)感性負(fù)荷無功功率,以提高功率因數(shù),改善電壓質(zhì)量,降低線路損耗。 能長(zhǎng)期在工頻交流額定電壓下
運(yùn)行,且能承受一定的過電壓。
串聯(lián)電容器 串聯(lián)接于工頻高壓輸、配電線路中,用以補(bǔ)償線路的分布感抗,提高系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性,改善線路的電壓質(zhì)量、加長(zhǎng)送電距離和增大輸送能力 單臺(tái)額定電壓不高;可承受比并聯(lián)電力電容器高的過電壓
電熱電容器 用于頻率為40-24000赫的電熱設(shè)備系統(tǒng)中,以提高功率因數(shù),改善回路的電壓或頻率等特性 電流和無功功率大,損耗功率也大
耦合電容器 高壓端接于輸電線上,低壓端經(jīng)過耦合線圈接地,使高頻載波裝置在低電壓下與高壓線路耦合,實(shí)現(xiàn)載波通訊以及測(cè)量、控制和保護(hù) 能長(zhǎng)期在額定工頻電壓和相應(yīng)的系統(tǒng)最高工作電壓下運(yùn)行,在系統(tǒng)的內(nèi)外過電壓下,有較高的安全裕度,同時(shí)能通過40-500千赫的載波訊號(hào)
脈 沖 電 容 器
用于沖擊電壓和沖擊電流發(fā)生器及振蕩回路等高壓試驗(yàn)裝置,此外,還可用于電磁成型、液電成型、液電破碎、儲(chǔ)能焊接、海底探礦以及產(chǎn)生高溫等離子、超強(qiáng)沖擊電流和超強(qiáng)沖擊磁場(chǎng)、強(qiáng)沖擊光源,激光等裝置中 1.用較小功率的電源進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間充電,在很短時(shí)間內(nèi)放電,可以得到很大的沖擊功率
2.一般為間斷運(yùn)行,多以放電次數(shù)計(jì)算使用壽命,也有長(zhǎng)期連續(xù)充放電的
3.固有電感低的產(chǎn)品,可得到波前陡度大,峰值高的放電電流或高的振蕩頻率
直流和交流
濾波電容器 1.用于倍壓或串級(jí)高壓直流裝置中
2.用于高壓整流濾波裝置中
3.用于交流濾波裝置中,包括直流輸電的濾波裝置 直流電力電容器能長(zhǎng)期在直流電壓下或在含有一定交流分量的直流線路上工作
交流濾波電力電容器主要用以濾去工頻電流中的高次諧波分量
均壓電容器
并聯(lián)接于斷路器斷口上,使各斷口間的電壓在開斷時(shí)均勻
受電壓作用的時(shí)間不長(zhǎng),但當(dāng)斷路
器動(dòng)作時(shí),可能受到較高的過電壓
防護(hù)電容器 接于線、地之間,降低大氣過電壓的波前陡度和波峰峰值,配合避雷器保護(hù)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)
長(zhǎng)期在工頻交流電壓下運(yùn)行,能承
受較高的大氣過電壓,安全裕度大
關(guān)鍵詞：不平衡保護(hù)；初始值；安全性
1 概述
文獻(xiàn)［1］對(duì)保護(hù)的可靠性做出了明確的界定：“指保護(hù)裝置該動(dòng)作時(shí)應(yīng)動(dòng)作，不該動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)作。前者為信賴性，后者為安全性?！豹?/p>
傳統(tǒng)的不平衡保護(hù)(以下簡(jiǎn)稱保護(hù))主要用于無內(nèi)熔絲高壓并聯(lián)電容器組內(nèi)部元件故障，常和單臺(tái)并聯(lián)電容器保護(hù)用熔斷器共同組成并聯(lián)電容器組內(nèi)部故障的主保護(hù)。隨著內(nèi)熔絲技術(shù)的發(fā)展，大量的并聯(lián)電容器裝置，尤其是集合式并聯(lián)電容器裝置單元內(nèi)部采用了內(nèi)熔絲結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的保護(hù)整定原則已經(jīng)不能適應(yīng)，而且要求檢測(cè)的故障范圍及響應(yīng)的信號(hào)越來越小，與保護(hù)信號(hào)初始值有可能重疊。不受保護(hù)初始值影響的繼電器整定值下限是多少？哪些一次串并聯(lián)接線方式不能采用開口三角電壓保護(hù)?是并聯(lián)補(bǔ)償工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問題。
為了確定保護(hù)的安全性，必須首先對(duì)保護(hù)信號(hào)初始值大小進(jìn)行估算、分析。本文以開口三角電壓保護(hù)為例進(jìn)行分析，其余不平衡保護(hù)的分析類同。
2 保護(hù)分析的約定條件
本文所討論的保護(hù)是基于如下假設(shè)：
a)中性點(diǎn)不接地高壓并聯(lián)電容器組；
b)中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)；
c)電磁式繼電保護(hù)；
d)內(nèi)熔絲并聯(lián)電容器；
3 哪些干擾影響最大?
關(guān)于影響開口三角電壓保護(hù)的因素，文獻(xiàn)［3］認(rèn)為“電壓不平衡的影響是這種保護(hù)的缺點(diǎn)”，文獻(xiàn)［2］認(rèn)為“這種保護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)是不受系統(tǒng)接地故障和系統(tǒng)電壓不平衡的影響，也不受三次諧波的影響”。究竟有多少因數(shù)影響著保護(hù)初始值，哪些因數(shù)的影響不可忽略從下面列出的保護(hù)初始值估算式可清晰地看出(推導(dǎo)詳見附錄A)。
開口三角電壓：
上述各式均可認(rèn)為由兩部分組成：前一部分為系統(tǒng)影響因數(shù)KS，它由三項(xiàng)因數(shù)組成：第一項(xiàng)為系統(tǒng)電壓偏差的影響；第二項(xiàng)為系統(tǒng)諧波電壓含量的影響；第三項(xiàng)為系統(tǒng)電壓不平衡的影響；后一部分是電容器三相阻抗偏差及測(cè)量單元誤差的影響因數(shù)。
4 干擾信號(hào)有多大?
為了便于對(duì)保護(hù)最大初始值UΔbp進(jìn)行估算，式(1)可以變形為：
式(5)中U1為基波電壓；UH／U1為諧波電壓總畸變率，GB/T-14549-1993規(guī)定10kV系統(tǒng)不超過4%；UA2／UA1為電壓不平衡度，GB/T-15543-1995規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2=%，短時(shí)不得超過4%；假設(shè)測(cè)量單元精度δ=1，并有ΔUb=-ΔUa=-δ，ΔUab=2δ；假設(shè)并聯(lián)電容器相間電容偏差按2%控制，近似ΔZab*=2；按U1選取測(cè)量單元一次額定電壓Un，則：
從上面的結(jié)果可看到正常諧波電壓總畸變率和電壓不平衡度對(duì)UΔbp的影響不大(異常狀態(tài)下仍可能產(chǎn)生較大影響)，影響UΔbp的主要因素取決于并聯(lián)電容器相間阻抗偏差和測(cè)量單元精度及測(cè)量單元精度間的差值。為了使初始不平衡值控制在盡可能小的范圍，既要要求并聯(lián)電容器相間阻抗偏差盡可能小，也要要求提高測(cè)量單元精度(例如到0.5級(jí))并保證三相測(cè)量單元的誤差特性曲線相近。理論上，滿足了這些要求就可以使初始不平衡值趨于零。其實(shí)，由于產(chǎn)品制造的分散性以及產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)的不同，這些要求又很難同時(shí)滿足。
5 筑起抵御干擾的“防火墻”
為了保證保護(hù)的安全性，即在“不該動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)作”，通常要對(duì)開口電壓保護(hù)繼電器整定值進(jìn)行初始不平衡校驗(yàn)。
文獻(xiàn)［3］曾指出：正常情況下，初始不平衡不應(yīng)超過繼電器整定值的10%。根據(jù)式(6)的結(jié)果，保護(hù)最小整定值應(yīng)在40V以上取值，這對(duì)大多數(shù)的并聯(lián)電容器組內(nèi)部故障保護(hù)都是難以接受的。
按國內(nèi)保護(hù)整定的一般作法，對(duì)于保護(hù)繼電器整定值Udz.J，通常
Udz.J≥KKUΔbp(7)
其中KK是計(jì)及不可預(yù)見因數(shù)而引進(jìn)的可靠系數(shù)，可按1.3～1.5考慮。
根據(jù)式(6)的結(jié)果，令KK＝1.5則有：
Udz.J＝6.28V
如果測(cè)量單元精度選擇0.5級(jí)，并令KK＝1.3則有：
Udz.J＝4.07V
6 結(jié)束語
6.1 電容器組初始的三相阻抗不平衡、三相測(cè)量單元間的偏差以及系統(tǒng)電壓不對(duì)稱是影響不平衡保護(hù)初始值的主要因素。系統(tǒng)諧波的影響相對(duì)較小。
6.2 提高測(cè)量單元精度(例如到0.5級(jí))并保證三相測(cè)量單元的誤差特性曲線相近是降低保護(hù)初始值、提高保護(hù)安全性的有效措施之一。
6.3 開口三角電壓保護(hù)繼電器整定值低于4V，并聯(lián)電容器裝置有可能誤動(dòng)作。
參考文獻(xiàn)
［1］GB50062-1992 電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范［S］
［2］GB50227-1995 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范［S］
［3］I(xiàn)EC TC33-149 并聯(lián)電容器及并聯(lián)電容器組保護(hù)導(dǎo)則 (征求意見稿)［S］
［4］ 林海雪. 電力系統(tǒng)的三相不平衡［M］， 北京：中國電力出版社，1998
附錄A：并聯(lián)電容器組繼電保護(hù)初始不平衡測(cè)量值估算式的推導(dǎo)
1 基本條件
考慮一般情況，系統(tǒng)不對(duì)稱電壓為UA、UB、UC 。
對(duì)于中性點(diǎn)不接地的不平衡電容器組(假設(shè)不串電抗器)，電容器組每相阻抗為Za、Zb、Zc，并且Zb =Zc，每相電容為Ca 、Cb、Cc，并且Cb=Cc，各相不對(duì)稱電壓為：
將A(2)代入A(1)式可得電容器組相電壓序分量表示為：
2 開口三角電壓
設(shè)測(cè)量單元的偏差百分?jǐn)?shù)分別為ΔUa、ΔUb、ΔUc；測(cè)量單元的變比可以表示為na=Un/(100+ΔUa)，nb =nc=Un/(100+ΔUb )。
開口三角電壓測(cè)量值為：
3 中性線電流不平衡
設(shè)M0為(電容偏差較大)一臂并聯(lián)支路(或臺(tái)數(shù))，M為兩臂總并聯(lián)支路(或臺(tái)數(shù))；單元額定電流為In；電流互感器變比為nl=Iln／(5+ΔI0)，其中Iln為電流互感器一次額定電流、ΔI0為電流互感器的偏差百分?jǐn)?shù)，中性線電流不平衡測(cè)量值為：
關(guān)鍵詞：電力 電容器 電氣試驗(yàn) 絕緣電阻 交流耐壓試驗(yàn)
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力用戶對(duì)電力供應(yīng)的可靠性和電壓質(zhì)量的要求越來越高，為提高系統(tǒng)供電電壓，降低設(shè)備、線路損耗，各種形式的無功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)電力電容器進(jìn)行正確的試驗(yàn)，是保證電容器的正常安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在。
1. 電力電容器的試驗(yàn)項(xiàng)目
1.1. 到貨后的驗(yàn)收試驗(yàn)
到貨后的驗(yàn)收試驗(yàn)主要包括電容器的外觀檢查、密封性檢查、電容量測(cè)量、工頻耐壓試驗(yàn)（通常為出廠試驗(yàn)的75%）、tanδ測(cè)量并聯(lián)電容器、集合電容器不做）、絕緣油試驗(yàn)（集合電容器）等項(xiàng)目。用戶也可以根據(jù)需要與生產(chǎn)廠家簽訂合同增加型式試驗(yàn)或出廠試驗(yàn)中的某些項(xiàng)目（比如沖擊試驗(yàn)、局部放電測(cè)量等）。
1.2.安裝后的驗(yàn)收（交接）試驗(yàn)
安裝后的驗(yàn)收（交接）試驗(yàn)的主要內(nèi)容包括：測(cè)量絕緣電阻；測(cè)量耦合電容器、斷路器電容器的tanδ及電容值；500kV耦合電容器的局部放電試驗(yàn)（對(duì)絕緣有懷疑時(shí)）；并聯(lián)電容器交流耐壓試驗(yàn)；沖擊合閘試驗(yàn)。
1.3. 預(yù)防性試驗(yàn)
預(yù)防性試驗(yàn)的主要內(nèi)容包括：極對(duì)外殼絕緣電阻測(cè)量（集合電容器增加相間）；電容量測(cè)量；外觀及滲漏油檢查；紅外測(cè)溫；測(cè)量tanδ（并聯(lián)電容器及集合電容器不做）；低壓端對(duì)地絕緣電阻（耦合電容器）；交流耐壓和局部放電試驗(yàn)（耦合電容器，必要時(shí)）；絕緣油試驗(yàn)（集合電容器）。
2.電力電容器的外觀檢查與密封性檢查
外觀檢查主要是觀察電容器是否存在變形、銹蝕、滲油、過熱變色、鼓脹等問題；用戶進(jìn)行密封性檢查通常只能采用加熱的方法，在不通電的情況下將試品加熱到最高允許溫度加20℃的溫度，并維持一段時(shí)間（2小時(shí)以上），在容易產(chǎn)生滲油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾紙等）進(jìn)行檢查。
3. 絕緣電阻的測(cè)量
3.1.基本概念
在夾層絕緣體上施加直流電壓后，會(huì)產(chǎn)生三種電流，如圖1所示。
電導(dǎo)電流iR，與絕緣電阻有關(guān)；電容電流iC，與電容量有關(guān)；吸收電流i1，由絕緣介質(zhì)的極化過程引起。一般認(rèn)為電容電流衰減很快，吸收電流的衰減時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)絕緣電阻的測(cè)量影響較大，這種分析只是在電容量C比較小的情況下才成立。當(dāng)電容量較大、而兆歐表又不能提供較大的充電電流時(shí)，電容電流反而會(huì)成為影響測(cè)量結(jié)果的主要因素。試品電容量越大，對(duì)兆歐表的短路輸出電流要求越高。
3.2. 測(cè)量方法
測(cè)量部位：并聯(lián)電容器只測(cè)量?jī)蓸O對(duì)外殼的絕緣電阻；分壓電容器以及均壓電容器測(cè)量極間絕緣電阻；耦合電容器測(cè)量極間及低壓電極對(duì)地的絕緣電阻；
測(cè)量接線：兆歐表的L端子接被試設(shè)備的高壓端，E端子接設(shè)備的低壓端或地，當(dāng)需要屏蔽其它非被試設(shè)備時(shí)，兆歐表的屏蔽端G與其它非被試設(shè)備連接。
3.3.測(cè)量步驟
測(cè)量前應(yīng)將電容器兩極對(duì)地短接充分放電5分鐘以上；兆歐表建立電壓后分別短接L、E端子和分開L、E端子，兆歐表應(yīng)顯示零或無窮大；兆歐表的高壓端子L與被試品的連接或分開均應(yīng)在兆歐表建立電壓的情況下進(jìn)行；測(cè)量吸收比時(shí)記錄15秒和60秒時(shí)的絕緣電阻；測(cè)量極化指數(shù)時(shí)記錄1分鐘和10分鐘的絕緣電阻值；測(cè)量后應(yīng)將電容器兩極對(duì)地短接放電5分鐘以上。
4.交流耐壓試驗(yàn)
4.1.常規(guī)交流耐壓試驗(yàn)
交流耐壓試驗(yàn)交接時(shí)只對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行。試驗(yàn)電壓加在電極引線與外殼之間，主要檢查外包油紙絕緣、油面下降、瓷套污染等缺陷；對(duì)耦合電容器必要時(shí)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。（按出廠試驗(yàn)值的75%考慮）；為了減小試驗(yàn)設(shè)備容量，通常都采用串聯(lián)或并聯(lián)諧振法進(jìn)行；測(cè)量高壓的電壓表或分壓器應(yīng)直接接在被試品的高壓端上，并應(yīng)讀取試驗(yàn)電壓的峰值，試驗(yàn)電壓值以峰值 / 為準(zhǔn)，大部分峰值電壓表已按峰值 / 顯示試驗(yàn)電壓。
4.2.串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)
串聯(lián)諧振耐壓中一旦試品擊穿，回路電流就會(huì)下降為Q份之一，不存在過電流的問題，所以試驗(yàn)比較安全。串聯(lián)諧振耐壓的優(yōu)點(diǎn)：減小升壓器輸出電壓為試驗(yàn)電壓的Q份之一，從而減小試驗(yàn)設(shè)備容量；試品擊穿后電流下降為原來的Q份之一，比較安全；不需要串接限流電阻。
4.3.并聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)
并聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)特點(diǎn)：試驗(yàn)電流為試品電流的Q份之一，從而減小試驗(yàn)設(shè)備容量；試品擊穿時(shí)試驗(yàn)電流可能會(huì)增加，過流保護(hù)應(yīng)可靠；需要串接限流電阻。
參考文獻(xiàn)：
[1]倪學(xué)鋒，吳伯華，王勇.現(xiàn)場(chǎng)電容組試驗(yàn)的問題與改進(jìn)[J].高電壓技術(shù).2006.
[2]劉兵.電力電容器技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].電力設(shè)備.2007.06.
[3]張濱秋.淺談外界因素對(duì)電容器絕緣電阻測(cè)量值的影響[J].信息技術(shù).2001.02.
[4]左強(qiáng)林，毛承雄，李維波.串聯(lián)電容器型式試驗(yàn)問題研究[J].電力電容器.2004.03.
關(guān)鍵詞：串聯(lián)電容補(bǔ)償；過電壓；潛供電流；次同步諧振（SSR）；暫態(tài)恢復(fù)電壓（TRV）；電力系統(tǒng)
1、引言
采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)可提高超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的輸電能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，且對(duì)輸電通道上的潮流分布具有一定的調(diào)節(jié)作用。采用可控串補(bǔ)還可抑制系統(tǒng)低頻功率振蕩及優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布；
但在系統(tǒng)中增加的串聯(lián)電容補(bǔ)償設(shè)備改變了系統(tǒng)之間原有的電氣距離，尤其是串補(bǔ)度較高時(shí)，可能引起一系列系統(tǒng)問題，因此在串補(bǔ)工程前期研究階段應(yīng)對(duì)這種可能性進(jìn)行認(rèn)真研究，并提出解決問題的相應(yīng)方案及措施。我國南方電網(wǎng)是以貴州、云南和天生橋電網(wǎng)為送端、通過天生橋至廣東的三回500kV交流輸電線路及一回500kV直流輸電線路與受端廣東電網(wǎng)相聯(lián)的跨省（區(qū)）電網(wǎng)，2003年6月貴州—廣東的雙回500kV交流輸電線路建成投運(yùn)，南方電網(wǎng)形成了送端“五交一直”、受端“四交一直”的北、中、南三個(gè)西電東送大通道。隨著南方電網(wǎng)西電東送規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，為提高這些輸電通道的輸送能力和全網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平及抑制系統(tǒng)低頻振蕩，經(jīng)研究決定分別在平果與河池變電所裝設(shè)可控串補(bǔ)（TCSC）及固定串補(bǔ)裝置（FSC）。通過對(duì)南方電網(wǎng)平果可控串補(bǔ)工程及河池固定串補(bǔ)工程進(jìn)行的系統(tǒng)研究工作，作者對(duì)超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中，采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)可能引起的系統(tǒng)問題獲得了比較全面的了解，并總結(jié)了解決這些問題的措施及方案。
研究結(jié)果表明，超高壓輸電線路加裝串補(bǔ)后所引發(fā)的系統(tǒng)問題主要有過電壓、潛供電流、斷路器暫態(tài)恢復(fù)電壓（TRV）及次同步諧振（SSR）等問題。
2、串補(bǔ)裝置結(jié)構(gòu)及其原理
目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置按其過電壓保護(hù)方式可分為單間隙保護(hù)、雙間隙保護(hù)、金屬氧化物限壓器（MOV）保護(hù)和帶并聯(lián)間隙的MOV保護(hù)四種串補(bǔ)裝置。帶并聯(lián)間隙的MOV保護(hù)方式的串補(bǔ)裝置具有串補(bǔ)再次接入時(shí)間快、減少M(fèi)OV容量及提供后備保護(hù)等優(yōu)勢(shì)，相對(duì)而言更有利于提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，因此目前在電力系統(tǒng)的串補(bǔ)工程中得到了比較廣泛的應(yīng)用。
（1）MOV是串聯(lián)補(bǔ)償電容器的主保護(hù)。串補(bǔ)所在線路上出現(xiàn)較大故障電流時(shí)，串聯(lián)補(bǔ)償電容器上將出現(xiàn)較高的過電壓，MOV可利用其自身電壓–電流的強(qiáng)非線性特性將電容器電壓限制在設(shè)計(jì)值以下，從而確保電容器的安全運(yùn)行。
（2）火花間隙是MOV和串聯(lián)補(bǔ)償電容器的后備保護(hù)，當(dāng)MOV分擔(dān)的電流超過其啟動(dòng)電流整定值或MOV吸收的能量超過其啟動(dòng)能耗時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)間隙，旁路掉MOV及串聯(lián)補(bǔ)償電容器。
（3）旁路斷路器是系統(tǒng)檢修和調(diào)度的必要裝置，串補(bǔ)站控制系統(tǒng)在觸發(fā)火花間隙的同時(shí)命令旁路斷路器合閘，為間隙滅弧及去游離提供必要條件。
摘要：文章結(jié)合我國南方電網(wǎng)河池固定串補(bǔ)及平果可控串補(bǔ)工程，對(duì)超高壓輸電線路裝設(shè)串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置后的系統(tǒng)狀況進(jìn)行了比較深入的研究，指出一些系統(tǒng)問題，如過電壓水平升高、潛供電流增大和可能發(fā)生的次同步諧振均源于串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的固有特性，通過研究認(rèn)為當(dāng)串補(bǔ)所在輸電線路發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，采取強(qiáng)制觸發(fā)旁路間隙等保護(hù)措施，是避免出現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)電壓水平超標(biāo)和潛供電流增大等問題的有效途徑。此外，還建議在串補(bǔ)站內(nèi)裝設(shè)抑制或監(jiān)視次同步諧振的二次裝置以抑制和避免系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振。
關(guān)鍵詞：串聯(lián)電容補(bǔ)償；過電壓；潛供電流；次同步諧振（SSR）；暫態(tài)恢復(fù)電壓（TRV）；電力系統(tǒng)
1、引言
采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)可提高超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的輸電能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，且對(duì)輸電通道上的潮流分布具有一定的調(diào)節(jié)作用。采用可控串補(bǔ)還可抑制系統(tǒng)低頻功率振蕩及優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布；
但在系統(tǒng)中增加的串聯(lián)電容補(bǔ)償設(shè)備改變了系統(tǒng)之間原有的電氣距離，尤其是串補(bǔ)度較高時(shí)，可能引起一系列系統(tǒng)問題，因此在串補(bǔ)工程前期研究階段應(yīng)對(duì)這種可能性進(jìn)行認(rèn)真研究，并提出解決問題的相應(yīng)方案及措施。我國南方電網(wǎng)是以貴州、云南和天生橋電網(wǎng)為送端、通過天生橋至廣東的三回500kV交流輸電線路及一回500kV直流輸電線路與受端廣東電網(wǎng)相聯(lián)的跨?。▍^(qū)）電網(wǎng)，2003年6月貴州—廣東的雙回500kV交流輸電線路建成投運(yùn)，南方電網(wǎng)形成了送端“五交一直”、受端“四交一直”的北、中、南三個(gè)西電東送大通道。隨著南方電網(wǎng)西電東送規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，為提高這些輸電通道的輸送能力和全網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平及抑制系統(tǒng)低頻振蕩，經(jīng)研究決定分別在平果與河池變電所裝設(shè)可控串補(bǔ)（TCSC）及固定串補(bǔ)裝置（FSC）。通過對(duì)南方電網(wǎng)平果可控串補(bǔ)工程及河池固定串補(bǔ)工程進(jìn)行的系統(tǒng)研究工作，作者對(duì)超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中，采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)可能引起的系統(tǒng)問題獲得了比較全面的了解，并總結(jié)了解決這些問題的措施及方案。
研究結(jié)果表明，超高壓輸電線路加裝串補(bǔ)后所引發(fā)的系統(tǒng)問題主要有過電壓、潛供電流、斷路器暫態(tài)恢復(fù)電壓（TRV）及次同步諧振（SSR）等問題。
2、串補(bǔ)裝置結(jié)構(gòu)及其原理
目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置按其過電壓保護(hù)方式可分為單間隙保護(hù)、雙間隙保護(hù)、金屬氧化物限壓器（MOV）保護(hù)和帶并聯(lián)間隙的MOV保護(hù)四種串補(bǔ)裝置。帶并聯(lián)間隙的MOV保護(hù)方式的串補(bǔ)裝置具有串補(bǔ)再次接入時(shí)間快、減少M(fèi)OV容量及提供后備保護(hù)等優(yōu)勢(shì)，相對(duì)而言更有利于提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，因此目前在電力系統(tǒng)的串補(bǔ)工程中得到了比較廣泛的應(yīng)用。
（1）MOV是串聯(lián)補(bǔ)償電容器的主保護(hù)。串補(bǔ)所在線路上出現(xiàn)較大故障電流時(shí)，串聯(lián)補(bǔ)償電容器上將出現(xiàn)較高的過電壓，MOV可利用其自身電壓–電流的強(qiáng)非線性特性將電容器電壓限制在設(shè)計(jì)值以下，從而確保電容器的安全運(yùn)行。
（2）火花間隙是MOV和串聯(lián)補(bǔ)償電容器的后備保護(hù)，當(dāng)MOV分擔(dān)的電流超過其啟動(dòng)電流整定值或MOV吸收的能量超過其啟動(dòng)能耗時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)間隙，旁路掉MOV及串聯(lián)補(bǔ)償電容器。
（3）旁路斷路器是系統(tǒng)檢修和調(diào)度的必要裝置，串補(bǔ)站控制系統(tǒng)在觸發(fā)火花間隙的同時(shí)命令旁路斷路器合閘，為間隙滅弧及去游離提供必要條件。
（4）阻尼裝置可限制電容器放電電流，防止串聯(lián)補(bǔ)償電容器、間隙、旁路斷路器在放電過程中被損壞。3串補(bǔ)裝置引起的過電壓?jiǎn)栴}串補(bǔ)裝置雖可提高線路的輸送能力，但也影響了系統(tǒng)及裝設(shè)串補(bǔ)裝置的輸電線路沿線的電壓特性。如線路電流的無功分量為感性，該電流將在線路電感上產(chǎn)生一定的電壓降，而在電容器上產(chǎn)生一定的電壓升；如線路電流的無功分量為容性，該電流將在線路電感上產(chǎn)生一定的電壓升，而在電容器上產(chǎn)生一定的電壓降。電容器在一般情況下可以改善系統(tǒng)的電壓分布特性；但串補(bǔ)度較高、線路負(fù)荷較重時(shí)，可能使沿線電壓超過額定的允許值。河池及平果串補(bǔ)工程的線路高抗與串補(bǔ)的相對(duì)位置不同時(shí)，輸電線路某些地點(diǎn)的運(yùn)行電壓可能超過運(yùn)行要求。
例如，惠河線或天平線一回線故障時(shí)，如將高抗安裝在串補(bǔ)的線路側(cè)，則串補(bǔ)線路側(cè)電壓可達(dá)到561kV或560kV以上[2]，均超過高抗允許的長(zhǎng)期運(yùn)行電壓，因此在兩工程中均建議將線路高抗安裝在串補(bǔ)的母線側(cè)以避免系統(tǒng)運(yùn)行電壓超標(biāo)的問題。在輸電線路裝設(shè)了串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置后，線路斷路器出現(xiàn)非全相操作時(shí)，帶電相電壓將通過相間電容耦合到斷開相。河池FSC及平果TCSC工程中的惠（水）—河（池）及天（生橋）—平（果）線路上均已裝設(shè)并聯(lián)電抗器，如新增加的電容器容抗與已安裝的高壓并聯(lián)電抗器的感抗之間參數(shù)配合不當(dāng)，則可能引發(fā)電氣諧振，從而在斷開相上出現(xiàn)較高的工頻諧振過電壓[3].因此在這兩個(gè)工程的系統(tǒng)研究工作中對(duì)串聯(lián)電容器參數(shù)進(jìn)行了多方案比選以避免工頻諧振過電壓的產(chǎn)生。對(duì)這兩個(gè)串補(bǔ)工程進(jìn)行的過電壓研究表明，由于惠河線及天平線兩側(cè)均接有大系統(tǒng)，無論惠河線或天平線有無串補(bǔ)，在線路發(fā)生甩負(fù)荷故障時(shí)，河池及平果母線側(cè)工頻過電壓基本相同；僅在發(fā)生單相接地甩負(fù)荷故障時(shí)，串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)募尤胧沟脝蜗嘟拥叵禂?shù)增大，從而使線路側(cè)工頻過電壓略有提高，但均未超過規(guī)程的允許值，不會(huì)影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4、串補(bǔ)裝置對(duì)潛供電流的影響
線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，線路兩端故障相的斷路器相繼跳開后，由于健全相的靜電耦合和電磁耦合，弧道中仍將流過一定的感應(yīng)電流（即潛供電流）[4]，該電流如過大，將難以自熄，從而影響斷路器的自動(dòng)重合閘。在超高壓輸電線路上裝設(shè)串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置后，單相接地故障過程中，如串補(bǔ)裝置中的旁路斷路器和火花間隙均未動(dòng)作，電容器上的殘余電荷可能通過短路點(diǎn)及高抗組成的回路放電，從而在穩(wěn)態(tài)的潛供電流上疊加一個(gè)相當(dāng)大的暫態(tài)分量。該暫態(tài)分量衰減較慢，可能影響潛供電流自滅，對(duì)單相重合閘不利；單相瞬時(shí)故障消失后，恢復(fù)電壓上也將疊加電容器的殘壓，恢復(fù)電壓有所升高，影響單相重合閘的成功。根據(jù)對(duì)河池串補(bǔ)工程進(jìn)行的研究：惠河線的惠水側(cè)單相接地時(shí)，潛供電流波形是一個(gè)低頻（f≈7Hz）、衰減的放電電流，電流幅值高達(dá)250-390A[5]（見圖2）。斷路器分閘0.5s后，該電流幅值仍可達(dá)200-300A，它將導(dǎo)致潛供電弧難以熄滅；如單相接地后旁路開關(guān)動(dòng)作短接串聯(lián)電容，潛供電流中將無此低頻放電暫態(tài)分量[5]
【關(guān)鍵詞】無功補(bǔ)償 技術(shù) 改進(jìn) 低電壓 農(nóng)村
1 低壓無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀
隨著用電量的增加，農(nóng)村電網(wǎng)的負(fù)荷增長(zhǎng)速度很快，并且農(nóng)村電網(wǎng)又具有自身的一些特點(diǎn)，例如負(fù)荷分散、季節(jié)性和地域性等，這些情況對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷又提出了新的要求，要保證農(nóng)村電網(wǎng)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性能就需要對(duì)無功補(bǔ)償工作提高重視，但是目前來說農(nóng)村電網(wǎng)無功補(bǔ)償工作仍存在不規(guī)范的現(xiàn)象，電力供需矛盾逐年加深，針對(duì)當(dāng)前存在的問題，無功補(bǔ)償在農(nóng)村電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用方面的研究凸現(xiàn)的尤為重要。無功補(bǔ)償裝置的科學(xué)應(yīng)用對(duì)于提高線路的電壓質(zhì)量以及農(nóng)網(wǎng)功率因數(shù)提高都有很大的益處，對(duì)于農(nóng)村的一些電力企業(yè)和用戶也帶來了經(jīng)濟(jì)上的效益。無功補(bǔ)償是提高電壓質(zhì)量的主要因素，也是提高電網(wǎng)效能的核心，合理應(yīng)用無功補(bǔ)償，能夠維持負(fù)荷點(diǎn)的電壓水平，提高電壓穩(wěn)定性，降低線損。以往的無功補(bǔ)償裝置只適用于臺(tái)區(qū)整體補(bǔ)償，即在臺(tái)區(qū)配電柜內(nèi)加裝無功補(bǔ)償裝置，實(shí)行集中補(bǔ)償方法。此類方式容易導(dǎo)致無功補(bǔ)償裝置過補(bǔ)、或欠補(bǔ)而投切不上，不能根據(jù)實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行投切補(bǔ)償。智能無功補(bǔ)償裝置在變壓器空載、負(fù)載情況下起到了就地補(bǔ)償以及降低線損的作用。智能無功補(bǔ)償裝置不能降低低壓線路上的總電流，只能降低變壓器上的總電流。因此存在無功補(bǔ)償裝置在變壓器負(fù)荷載為60%―70%時(shí)不能正常投入使用的弊端。至于補(bǔ)償原理就是將開口式電流互感器分別接入低壓線路相線，取樣后電流、電壓數(shù)據(jù)輸入臺(tái)區(qū)用電監(jiān)控器，監(jiān)控器根據(jù)取樣后的電流值、電壓值及功率因數(shù)值自動(dòng)設(shè)置電容器投切容量、投切時(shí)間、投切類型，分別進(jìn)行三相四線線路無功補(bǔ)償。無功補(bǔ)償監(jiān)控器內(nèi)置電壓保護(hù)、過流保護(hù)、投切保護(hù)，根據(jù)采樣電壓、電流值，裝置自動(dòng)投切電容器進(jìn)行單相欠補(bǔ)或三相共補(bǔ)。單相補(bǔ)償方式電容器采用星形接法，三相共補(bǔ)電容器采用三角形接法，且電容器投入的大小按梯形分配。無功補(bǔ)償監(jiān)控器投切開關(guān)采用電子復(fù)合開關(guān)，利用柵極觸發(fā)電壓控制雙向可控硅正反向門極電壓指揮通斷，瞬間倒成磁開關(guān)，這樣可以避免電容投切時(shí)接觸器產(chǎn)生電磁涌流及沖擊電壓，燒壞斷路器及其它開關(guān)。通過投切補(bǔ)償情況送往取樣電流后段，達(dá)到功率因數(shù)平衡補(bǔ)償。臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償裝置裝設(shè)在低壓線路的電源端1/2或2/3處，起到的作用：一是降低低壓無功電流在低壓線路中的傳輸，降損效果也很明顯。二是能有效提高低壓線路的末端電壓。三是提高整個(gè)臺(tái)區(qū)及線路全段的功率因數(shù)。四是對(duì)變壓器的損耗及高壓線路起到就地補(bǔ)償?shù)淖饔?。五是無功補(bǔ)償裝置的投切根據(jù)電壓實(shí)際需求值進(jìn)行設(shè)定，在線路上不會(huì)存在設(shè)定值過高或過低的現(xiàn)象，也不會(huì)發(fā)生無功補(bǔ)償裝置由于電壓設(shè)限不合理而投切不上的情況。
2 低壓無功補(bǔ)償技術(shù)改進(jìn)及注意事項(xiàng)
傳統(tǒng)的農(nóng)網(wǎng)無功補(bǔ)償方式主要有兩種，一種是集中補(bǔ)償一種是分散補(bǔ)償，無功補(bǔ)償?shù)姆绞诫S著技術(shù)的發(fā)展和以往工作的總結(jié)研究有了新的進(jìn)步，目前來說常見的補(bǔ)償方式有以下集中，一是低壓集中補(bǔ)償，所謂的低壓集中補(bǔ)償就是在配電變壓器0.4kV低壓母線上裝設(shè)一系列補(bǔ)償，高壓無功集中補(bǔ)償就是在變電站10kV和35kV母線上集中接入多組高壓電容器、電抗器等。這些補(bǔ)償方式都取得了良好的效果。
電路功率因數(shù)的提高可以采取在感性負(fù)載兩端采取電容器并聯(lián)的方式，這種方式提高了電路總的功率因素卻不會(huì)影響到負(fù)載電路本身的電流和功率因數(shù)，電容從電力系統(tǒng)中吸收由超前的電流導(dǎo)致的無功功率，反的來說電感電路則是從電路系統(tǒng)中吸收由滯后電流導(dǎo)致的無功功率，這種超前和滯后的電流之間就有了相互的補(bǔ)償，就能夠?qū)崿F(xiàn)容性負(fù)載的無功功率對(duì)感性負(fù)載的無功功率之間的互相補(bǔ)償。點(diǎn)容性負(fù)載和點(diǎn)感性負(fù)載的相互補(bǔ)償主要是在感性負(fù)載功率因數(shù)較低的情況下在負(fù)載兩端通過并聯(lián)電容的方式提高功率因數(shù)，當(dāng)負(fù)載是電容性的且功率因數(shù)較低時(shí)，在負(fù)載兩端并聯(lián)電感也可以提高功率因數(shù)。
電容器的投切方式之一就是無功補(bǔ)償?shù)姆绞?，根?jù)在電網(wǎng)中的具體情況可以對(duì)高壓并聯(lián)電容器裝置進(jìn)行選擇，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)選擇自動(dòng)投切或者手動(dòng)投切的方式進(jìn)行補(bǔ)償。具體要求應(yīng)該符合以下規(guī)定：
（1）對(duì)于兼做電網(wǎng)調(diào)壓的裝置，可以根據(jù)無功功率、電壓、以及時(shí)間等條件選擇自動(dòng)的投切方式。
（2）在變電站的主變壓器有安裝了有載調(diào)壓裝置時(shí)，對(duì)于電容器組以及變壓器分接頭的調(diào)節(jié)就可以選用自動(dòng)投切。
（3）變電站的并聯(lián)電容器裝置可以根據(jù)多個(gè)因素進(jìn)行自動(dòng)投切的控制，其中包括無功功率、時(shí)間、功率因數(shù)、電壓等。
（4）高壓并聯(lián)電容器裝置，當(dāng)日投切不超過3次時(shí)，宜采用手動(dòng)投切。
（5）低壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)采用自動(dòng)投切。自動(dòng)投切的控制量可選用無功功率、電壓、時(shí)間、功率因數(shù)。
（6）自動(dòng)投切裝置應(yīng)具有防止保護(hù)跳閘時(shí)誤合電容器組的閉鎖功能，并根據(jù)運(yùn)行需要應(yīng)具有控制、調(diào)節(jié)、閉鎖、聯(lián)絡(luò)和保護(hù)功能，應(yīng)設(shè)置改變投切方式的選擇開關(guān)。
（7）當(dāng)選擇并聯(lián)電容器裝置時(shí)要注意的是嚴(yán)禁設(shè)置自動(dòng)重合閘。
3 結(jié)語
隨著農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，農(nóng)網(wǎng)分布的問題逐漸凸顯，農(nóng)網(wǎng)的布局、設(shè)備、負(fù)荷分布等問題需要我們及時(shí)進(jìn)行解決，農(nóng)網(wǎng)無功補(bǔ)償是一項(xiàng)有效的工作，能夠促進(jìn)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、提高電壓質(zhì)量，為了保證農(nóng)網(wǎng)的高效高質(zhì)的運(yùn)行，這就需要我們進(jìn)一步提高農(nóng)網(wǎng)無功補(bǔ)償應(yīng)用水平。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：串聯(lián)電容補(bǔ)償；過電壓；潛供電流；次同步諧振(SSR)；暫態(tài)恢復(fù)電壓(TRV)；電力系統(tǒng)
引言：采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)可提高超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的輸電能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，且對(duì)輸電通道上的潮流分布具有一定的調(diào)節(jié)作用。采用可控串補(bǔ)還可抑制系統(tǒng)低頻功率振蕩及優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布；但在系統(tǒng)中增加的串聯(lián)電容補(bǔ)償設(shè)備改變了系統(tǒng)之間原有的電氣距離，尤其是串補(bǔ)度較高時(shí)，可能引起一系列系統(tǒng)問題，因此在串補(bǔ)工程前期研究階段應(yīng)對(duì)這種可能性進(jìn)行認(rèn)真研究，并提出解決問題的相應(yīng)方案及措施。 我國南方電網(wǎng)是以貴州、云南和天生橋電網(wǎng)為送端、通過天生橋至廣東的三回500kV交流輸電線路及一回500kV直流輸電線路與受端廣東電網(wǎng)相聯(lián)的跨省(區(qū))電網(wǎng)，2003年6月貴州―廣東的雙回500kV交流輸電線路建成投運(yùn)，南方電網(wǎng)形成了送端“五交一直”、受端“四交一直”的北、中、南三個(gè)西電東送大通道。隨著南方電網(wǎng)西電東送規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，為提高這些輸電通道的輸送能力和全網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平及抑制系統(tǒng)低頻振蕩，經(jīng)研究決定分別在平果與河池變電所裝設(shè)可控串補(bǔ)(TCSC)及固定串補(bǔ)裝置(FSC)。 通過對(duì)南方電網(wǎng)平果可控串補(bǔ)工程及河池固定串補(bǔ)工程進(jìn)行的系統(tǒng)研究工作，作者對(duì)超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中，采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)可能引起的系統(tǒng)問題獲得了比較全面的了解，并總結(jié)了解決這些問題的措施及方案。研究結(jié)果表明，超高壓輸電線路加裝串補(bǔ)后所引發(fā)的系統(tǒng)問題主要有過電壓、潛供電流、斷路器暫態(tài)恢復(fù)電壓(TRV)及次同步諧振(SSR)等問題。
1 串補(bǔ)裝置結(jié)構(gòu)及其原理
目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置按其過電壓保護(hù)方式可分為單間隙保護(hù)、雙間隙保護(hù)、金屬氧化物限壓器(MOV)保護(hù)和帶并聯(lián)間隙的MOV保護(hù)四種串補(bǔ)裝置。帶并聯(lián)間隙的MOV保護(hù)方式的串補(bǔ)裝置具有串補(bǔ)再次接入時(shí)間快、減少M(fèi)OV容量及提供后備保護(hù)等優(yōu)勢(shì)，相對(duì)而言更有利于提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，因此目前在電力系統(tǒng)的串補(bǔ)工程中得到了比較廣泛的應(yīng)用。 (1)MOV是串聯(lián)補(bǔ)償電容器的主保護(hù)。串補(bǔ)所在線路上出現(xiàn)較大故障電流時(shí)，串聯(lián)補(bǔ)償電容器上將出現(xiàn)較高的過電壓，MOV可利用其自身電壓電流的強(qiáng)非線性特性將電容器電壓限制在設(shè)計(jì)值以下，從而確保電容器的安全運(yùn)行。 (2)火花間隙是MOV和串聯(lián)補(bǔ)償電容器的后備保護(hù)，當(dāng)MOV分擔(dān)的電流超過其啟動(dòng)電流整定值或MOV吸收的能量超過其啟動(dòng)能耗時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)間隙，旁路掉MOV及串聯(lián)補(bǔ)償電容器。 (3)旁路斷路器是系統(tǒng)檢修和調(diào)度的必要裝置，串補(bǔ)站控制系統(tǒng)在觸發(fā)火花間隙的同時(shí)命令旁路斷路器合閘，為間隙滅弧及去游離提供必要條件。 (4)阻尼裝置可限制電容器放電電流，防止串聯(lián)補(bǔ)償電容器、間隙、旁路斷路器在放電過程中被損壞。
2 串補(bǔ)裝置引起的過電壓?jiǎn)栴}
串補(bǔ)裝置雖可提高線路的輸送能力，但也影響了系統(tǒng)及裝設(shè)串補(bǔ)裝置的輸電線路沿線的電壓特性。如線路電流的無功分量為感性，該電流將在線路電感上產(chǎn)生一定的電壓降，而在電容器上產(chǎn)生一定的電壓升；如線路電流的無功分量為容性，該電流將在線路電感上產(chǎn)生一定的電壓升，而在電容器上產(chǎn)生一定的電壓降。電容器在一般情況下可以改善系統(tǒng)的電壓分布特性；但串補(bǔ)度較高、線路負(fù)荷較重時(shí)，可能使沿線電壓超過額定的允許值。河池及平果串補(bǔ)工程的線路高抗與串補(bǔ)的相對(duì)位置不同時(shí)，輸電線路某些地點(diǎn)的運(yùn)行電壓可能超過運(yùn)行要求。例如，惠河線或天平線一回線故障時(shí)，如將高抗安裝在串補(bǔ)的線路側(cè)，則串補(bǔ)線路側(cè)電壓可達(dá)到561kV或560kV以上[2]，均超過高抗允許的長(zhǎng)期運(yùn)行電壓，因此在兩工程中均建議將線路高抗安裝在串補(bǔ)的母線側(cè)以避免系統(tǒng)運(yùn)行電壓超標(biāo)的問題。 在輸電線路裝設(shè)了串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置后，線路斷路器出現(xiàn)非全相操作時(shí)，帶電相電壓將通過相間電容耦合到斷開相。河池FSC及平果TCSC工程中的惠(水)―河(池)及天(生橋)―平(果)線路上均已裝設(shè)并聯(lián)電抗器，如新增加的電容器容抗與已安裝的高壓并聯(lián)電抗器的感抗之間參數(shù)配合不當(dāng)，則可能引發(fā)電氣諧振，從而在斷開相上出現(xiàn)較高的工頻諧振過電壓[3]。因此在這兩個(gè)工程的系統(tǒng)研究工作中對(duì)串聯(lián)電容器參數(shù)進(jìn)行了多方案比選以避免工頻諧振過電壓的產(chǎn)生。 對(duì)這兩個(gè)串補(bǔ)工程進(jìn)行的過電壓研究表明，由于惠河線及天平線兩側(cè)均接有大系統(tǒng)，無論惠河線或天平線有無串補(bǔ)，在線路發(fā)生甩負(fù)荷故障時(shí)，河池及平果母線側(cè)工頻過電壓基本相同；僅在發(fā)生單相接地甩負(fù)荷故障時(shí)，串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)募尤胧沟脝蜗嘟拥叵禂?shù)增大，從而使線路側(cè)工頻過電壓略有提高，但均未超過規(guī)程的允許值，不會(huì)影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3 串補(bǔ)裝置對(duì)潛供電流的影響
線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，線路兩端故障相的斷路器相繼跳開后，由于健全相的靜電耦合和電磁耦合，弧道中仍將流過一定的感應(yīng)電流(即潛供電流)該電流如過大，將難以自熄，從而影響斷路器的自動(dòng)重合閘。在超高壓輸電線路上裝設(shè)串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置后，單相接地故障過程中，如串補(bǔ)裝置中的旁路斷路器和火花間隙均未動(dòng)作，電容器上的殘余電荷可能通過短路點(diǎn)及高抗組成的回路放電，從而在穩(wěn)態(tài)的潛供電流上疊加一個(gè)相當(dāng)大的暫態(tài)分量。該暫態(tài)分量衰減較慢，可能影響潛供電流自滅，對(duì)單相重合閘不利；單相瞬時(shí)故障消失后，恢復(fù)電壓上也將疊加電容器的殘壓，恢復(fù)電壓有所升高，影響單相重合閘的成功。根據(jù)對(duì)河池串補(bǔ)工程進(jìn)行的研究：惠河線的惠水側(cè)單相接地時(shí)，潛供電流波形是一個(gè)低頻(f≈7Hz)、衰減的放電電流，電流幅值高達(dá)250-390A。斷路器分閘0.5s后，該電流幅值仍可達(dá)200-300A，它將導(dǎo)致潛供電弧難以熄滅；如單相接地后旁路開關(guān)動(dòng)作短接串聯(lián)電容，潛供電流中將無此低頻放電暫態(tài)分量。5 串補(bǔ)裝置引起的次同步諧振問題 在超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)后，尤其是大型汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)串補(bǔ)(特別是補(bǔ)償度較高時(shí))線路接入系統(tǒng)時(shí)，在某種運(yùn)行方式或補(bǔ)償度的情況下，很可能在機(jī)械與電氣系統(tǒng)之間發(fā)生諧振，其振蕩頻率低于電網(wǎng)的額定頻率，稱為次同步諧振，可通過含有串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的單機(jī)對(duì)無限大線的輸電系統(tǒng)簡(jiǎn)述其原因。Ra為發(fā)電機(jī)定子電阻；XG為發(fā)電機(jī)等值電抗，XG=2πfLG，LG為發(fā)電機(jī)電感；RT為變壓器電阻；XT為變壓器電抗，XT=2πfLT，LT為變壓器電感；R1為線路電阻；Xl為線路電抗，Xl=2πfLl，Ll為線路電感；Xc為串聯(lián)電容電抗，Xc=1/2πfC，C為串聯(lián)電容器電容?？芍?，串聯(lián)系統(tǒng)的總阻抗與頻率有關(guān)，即 式中 L 為發(fā)電機(jī)、變壓器及線路的電感之和。 由于輸電線路中串聯(lián)補(bǔ)償度一般小于1，因此回路的電氣諧振頻率fe小于系統(tǒng)的額定頻率fn ，因此稱之為次同步諧振。 裝有串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)妮旊娋€路發(fā)生電氣諧振時(shí)，同步發(fā)電機(jī)在諧振條件下相當(dāng)于一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。如任何沖擊或擾動(dòng)引起的次諧波電流在同步發(fā)電機(jī)內(nèi)建立起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以2π(fe－fn)的相對(duì)速度圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子將受到一頻率為(fn －fe)的交變力矩的作用。(fn －fe)等于或十分接近發(fā)電機(jī)軸系的任一自振頻率時(shí)，就可能發(fā)生電氣機(jī)械共振現(xiàn)象。 大型多級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系在低于額定頻率范圍內(nèi)一般有4-5個(gè)自振頻率，因此容易發(fā)生次同步諧振。次同步諧振的后果較嚴(yán)重，能在短時(shí)間內(nèi)將發(fā)電機(jī)軸扭斷，即使諧振較輕，也會(huì)顯著消耗軸的機(jī)械壽命。美國MOHAVE電廠在1970年12月和1971年10月先后發(fā)生過兩次次同步諧振，使兩臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組嚴(yán)重受損。 河池及平果串補(bǔ)站建成后，南方電網(wǎng)的500kV西電東送輸電系統(tǒng)中是否存在SSR問題必須予以深入研究。通過頻率掃描法可分析距離河池及平果串補(bǔ)站較近的系統(tǒng)中的汽輪發(fā)電機(jī)組(安順電廠的300MW機(jī)組和盤南電廠的600MW機(jī)組)是否潛藏著發(fā)生次同步諧振的可能性。
4結(jié)論
（1）由于串補(bǔ)裝置將影響其所在輸電線路沿線的電壓特性，因此需結(jié)合已建線路上的高抗位置校核增加串補(bǔ)后是否導(dǎo)致某些地點(diǎn)電壓超過運(yùn)行要求。并在滿足輸送容量及系統(tǒng)穩(wěn)定水平的前提下，認(rèn)真比選線路的串補(bǔ)度，以避免新增加的電容器容抗與已安裝的高壓并聯(lián)電抗器的感抗之間的參數(shù)配合不當(dāng)而引發(fā)的工頻諧振過電壓?jiǎn)栴}。
（2）裝設(shè)并聯(lián)電容的輸電線路上發(fā)生接地故障時(shí)，在故障相兩側(cè)開關(guān)跳閘的同時(shí)(無論故障相MOV能耗或電流是否超過整定值)均要求立即將旁路斷路器閉合，以避免出現(xiàn)較大幅值的低頻放電暫態(tài)分量。
關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計(jì)；分析
Abstract: In this paper, the author describes the substation design principles, expounds the methods of the scope, design scale, current calculation and equipment selection in the electrical equipment transformation process.
Key words: electrical design; analysis
中圖分類號(hào)：TM63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）
變電站電氣設(shè)備改造對(duì)改善變電站供電性能有著重要的影響，若熟練掌握了相關(guān)的知識(shí)將會(huì)在改造過程中發(fā)揮出重要的作用，但還需要依靠技術(shù)人員的不斷實(shí)踐研究。本文針對(duì)某 110kV 變電站的電氣設(shè)備改造設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述。
1．變電站設(shè)計(jì)原則
遵循國家及行業(yè)部門的有關(guān)規(guī)程規(guī)范，以科學(xué)求實(shí)因地制宜，加快工程建設(shè)，降低工程造價(jià)提高經(jīng)濟(jì)效益為宗旨進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.1 本次改造，在滿足最新負(fù)荷供電需求的基礎(chǔ)上盡量維持原建變電站的總體布置形式和接線形式，在不增大變電站占地面積的前提下，優(yōu)化變電站的站容站貌和站內(nèi)變交通以方便工作人員的運(yùn)行監(jiān)視和維護(hù)工作。
1.2 變電站改造工程的設(shè)計(jì)應(yīng)符合“無人值班”站的要求。
1.3 變電站的改造需分階段進(jìn)行第一階段改造敷設(shè)2 號(hào)主變壓器 35kV 側(cè)高壓電纜；第二階段在脫空10kV 側(cè)負(fù)荷后進(jìn)行 10kV 高壓開關(guān)柜室，以及控制室的土建改造工作和相應(yīng)電氣設(shè)備的安裝工作；第三階段進(jìn)行控制竄設(shè)備和其他二次設(shè)備的改造工作；第四階段，在原控制室的基礎(chǔ)上進(jìn)行通信載波機(jī)室和并聯(lián)電容器室的土建改造工作和相應(yīng)電氣設(shè)備的安裝工作。
1.4 本工程處于地震烈度Ⅵ度區(qū)。土建結(jié)構(gòu)按Ⅶ度設(shè)防。
2．改造規(guī)模和設(shè)計(jì)范圍
2.1 改造規(guī)模和目的
變電站的改造規(guī)模如下：
2.1.1 主變壓器：1 號(hào)主變壓器被等容量更換為31.5MVA 三繞組有載調(diào)壓電力變壓器。變壓器中性點(diǎn)接線方式重新設(shè)計(jì) (110kV 中性點(diǎn)需設(shè)放電間隙及避雷器)。
2.1.2 l1OkV 設(shè)備：110kV 側(cè)斷路器全部更換為SF6 斷路器，更換 110kV 側(cè)部分電壓互感器、電流互感器和避雷器。
2.1.3 35kV 配電裝置：由于目前 2 號(hào)主變壓器的 35kV 母線跨越控制室和配電室，為配合主控制室、10kV 配電室及通信載波機(jī)室的土建施工。因此需要將 2 號(hào)主變壓器的 35kV 側(cè)采用高壓電力電纜引出，并相應(yīng)建設(shè)該回電纜的敷設(shè)通道。
2.1.4 10kV 配電裝置：10kV 側(cè)接線改為單母線分段帶旁路接線，共 16 回出線，盤柜雙列布置，采用 XGN2-10 型開關(guān)框，內(nèi)裝ZN65A和ZNl2型真空斷路器。新增成套型并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置兩組，容量為每組4000kvar 原有一組電容器拆除。原10kV 開關(guān)柜室拆除后就地重建。成套并聯(lián)電容器布置在并聯(lián)電容器室內(nèi)。
2.1.5 二次設(shè)備控制窀。35kV 保護(hù)全部更換為微機(jī)型保護(hù)裝置；10kV 開關(guān)采用微機(jī)保護(hù)，就地布置：并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置采用微機(jī)保護(hù)；更換微機(jī)五防裝置一套；原直流裝置不更換，但需要校核蓄電池容量；更換電度表屏一面使用原有電能表將所有電能表接人現(xiàn)有負(fù)荷電量管理系統(tǒng)；對(duì)新增回路安裝全電子電度表，并接入負(fù)荷電量管理系統(tǒng)。將控制室搬至新建的 10kV 開關(guān)柜室樓上。
2.1.6 載波通信機(jī)室和并聯(lián)電容器室。利用原主控室和休息竄的場(chǎng)地新建通信載波機(jī)室和并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置室。
2.2 設(shè)計(jì)范圍
針對(duì)上述改造內(nèi)容的電氣、土建、通信以及防雷接地、給排水等全部設(shè)計(jì)工作。
3．電氣主接線
根據(jù)變電站改造工程現(xiàn)場(chǎng)查勘紀(jì)要以及變電站原來的設(shè)計(jì)，變電站改造后的最終規(guī)模為：主變?nèi)萘繛?2 臺(tái) 31500kVA 三相三繞組有載調(diào)壓降壓變壓器；變電站以110kV、35kV、10kV 三個(gè)電壓等級(jí)出線；110kV 側(cè)為單母線分段帶旁路接線 2 回進(jìn)線，2 回出線；35kV 側(cè)為雙母線接線，出線 8 回；10kV 側(cè)為單母線分段帶旁路接線，設(shè)一組專用旁路斷路器。出線 16 回，并在 10kV 裝設(shè)兩組并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置和兩組站用電變壓器。
4．短路電流計(jì)算及設(shè)備選擇
4.1 短路電流計(jì)算
根據(jù)供電局提供的目前系統(tǒng)歸算到本站110kV 母線上的阻抗值和各側(cè)短路電流的計(jì)算結(jié)果，并考慮為系統(tǒng)將來預(yù)留一定的發(fā)展裕度，經(jīng)計(jì)算校核提出變電站各側(cè)的短路電
流值?；鶞?zhǔn)容量為 100MVA。
4.2 改造設(shè)備選擇
本工程位于地震烈度Ⅵ度區(qū)，屬Ⅲ級(jí)區(qū)所選電力設(shè)備經(jīng)校驗(yàn)完全滿足運(yùn)行、檢
修、短路和過電壓的要求。
4.2.1 1 號(hào)主變壓器。為了降低電能損耗和年運(yùn)行費(fèi)用避用低損耗的銅芯三相雙繞組有載調(diào)壓油浸式變壓器。
4.2.2 110kV 斷路器。選用先進(jìn)、可靠、檢修周期長(zhǎng)的SF6 斷路器。
4.2.3 l10kV電流互感器。選用常規(guī)戶外油浸式全密封電流互感器 LCWB6 型。目前，電力市場(chǎng)上還有一種干式高壓電流互感器。這種電流互感器是由干式高壓套管和貫穿式電流互感器組合而成具有無油、無瓷、體積小、重量輕、防火、防爆、污閃電壓高、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)。這種電流互感器避免了常規(guī)戶外油浸式全密封電流砭感器具有的易漏油、維護(hù)工作量大且有爆炸危險(xiǎn)等缺點(diǎn)能滿足本站的技術(shù)要求。
4.2.4 110kV 電壓瓦感器。選用常規(guī)戶外油浸式全密封電壓互感器 JCC6 型。
4.2.5 35kV 高壓電力電纜及附件。由于電纜采用戶外電纜架敷設(shè)，岡此選用單芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。
4.2.6 10kV 高壓開關(guān)柜。選用安全可靠的XGN2-10 型箱型固定式金屬封閉開關(guān)柜。柜內(nèi)進(jìn)線回路裝設(shè) ZNl2-10 型真空斷路器，出線回路裝設(shè)ZN65A-12 型真空斷路器。
4.2.7 并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置。選用集合式高壓并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置。該裝置型號(hào)為 TBB-400，采用在中性點(diǎn)側(cè)串聯(lián)電抗器的Y 型接線方式。此種接線方式具有接線簡(jiǎn)單、布置方便清晰的優(yōu)點(diǎn)，而且針對(duì)電容器內(nèi)部故障的繼電保護(hù)可采用的方式較多對(duì)串聯(lián)電抗器的動(dòng)熱穩(wěn)定要求和對(duì)避雷器的通流容量要求均較低。
4.2.8 主變壓器中性點(diǎn)設(shè)備。改造后的主變壓器110kV 中性點(diǎn)裝設(shè)有放電間隙、單極隔離開關(guān)和氧化鋅避雷器可以滿足對(duì)主變壓器中性點(diǎn)接地或不接地的運(yùn)行要求。由于本站35kV 出線總長(zhǎng)僅 69km 經(jīng)估算電容電流僅約 8A, 因此主變壓器 35kV 中性點(diǎn)不需裝設(shè)消弧線圈。
【關(guān)鍵詞】特高壓；輸電線路；潛供電??；抑制方法
潛供電弧的熄滅時(shí)間主要取決于潛供電流的大小，有必要采取措施盡可能降低潛供電流的數(shù)值，以改善其自熄特性，這是提高單相自動(dòng)重合閘成功率的關(guān)鍵。
超特高壓電網(wǎng)線路一側(cè)或者兩側(cè)普遍設(shè)置了并聯(lián)電抗器，其目的是抑制內(nèi)部過電壓。由于長(zhǎng)線的電容效應(yīng)，會(huì)在線路末端產(chǎn)生工頻電壓升高，而操作過電壓就是在工頻電壓升高的基礎(chǔ)上產(chǎn)生?？站€線路末端的工頻電壓最高，在此處裝設(shè)并聯(lián)電抗器，其電感能補(bǔ)償線路的對(duì)地電容，減小流經(jīng)線路的電容電流，削弱輸電線路的電容效應(yīng)，降壓效果最為顯著。并聯(lián)電抗器的作用不僅是限制工頻電壓升高，吸收線路上的容性無功功率，涉及到系統(tǒng)穩(wěn)定，無功平衡，調(diào)相調(diào)壓，自勵(lì)磁及非全相狀態(tài)下的諧振等方面，也能補(bǔ)償潛供電流。由于并聯(lián)電抗器的存在增加了對(duì)地的分流通道，電抗器的容量越大，則分流越大，潛供電流就越小。本文就特高壓輸電線路潛供電弧的抑制提供以下四種方法：
1.并聯(lián)電抗器加中性點(diǎn)小電抗補(bǔ)償
并聯(lián)電抗器在我國、前蘇聯(lián)等國家超高壓輸電線路以及前蘇聯(lián)的特高壓線路上獲得了大量應(yīng)用，它能夠補(bǔ)償線路的對(duì)地充電功率，削弱輸電線路的電容效應(yīng)，有效抑制工頻與操作過電壓。
在并聯(lián)電抗器中性點(diǎn)裝設(shè)小電抗圖，能同時(shí)補(bǔ)償線路相間電容和對(duì)地電容圖，限制潛供電流和恢復(fù)電壓的靜電禍合分量，加速潛供電弧的熄滅。小電抗中性點(diǎn)絕緣要求較高，常安裝MOA進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于以上兩種接線方式都能起到補(bǔ)償線路相間電容和對(duì)地電容的作用，相比較而言，小電抗圖中性點(diǎn)接小電抗的方式更簡(jiǎn)單明了，經(jīng)濟(jì)性更佳.所以本文采用小電抗圖的接線方式.理想情況下，當(dāng)相間接近全補(bǔ)償時(shí)，相間阻抗接近無窮大，相間聯(lián)系被隔斷，當(dāng)故障相兩側(cè)斷開后，潛供電流的橫分量近似為O，縱分量也被有效限制，而且跨過故障點(diǎn)的恢復(fù)電壓也會(huì)很低，潛供電弧會(huì)很快熄滅。
在并聯(lián)電抗器中性點(diǎn)裝設(shè)小電抗的補(bǔ)償方法，其主要缺點(diǎn)是：成本較高，中性點(diǎn)絕緣要求高；固定并聯(lián)電抗器加小電抗的靈活性較差，且對(duì)不換位輸電線路的補(bǔ)償效果不明顯。特高壓線路中，潮流變動(dòng)范圍大，當(dāng)使用固定電抗器長(zhǎng)期接入線路時(shí)，會(huì)造成較大的附加功率損耗，并降低線路電壓。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在特高壓線路上宜安裝可控電抗器。正常情況下，電抗器運(yùn)行在小容量以至空載狀態(tài)；突發(fā)故障時(shí)，線路側(cè)的電抗器瞬間高速響應(yīng)，運(yùn)行到高補(bǔ)償度狀態(tài)。為避免造成小電抗和主電抗過高的絕緣要求，中性點(diǎn)小電抗宜不可控。
鑒于目前技術(shù)水平所限，即使在我國現(xiàn)行的超高壓線路上也沒有成功使用可控并聯(lián)電抗器的經(jīng)驗(yàn)，因此，我國的特高壓輸電線路近期內(nèi)仍將采用固定式高抗。不少學(xué)者提出的可控電抗器的三種可能結(jié)構(gòu)方案：高漏抗變壓器型、磁閥型、多并聯(lián)電抗支路型，這為將來研制特高壓等級(jí)的可控電抗器提供了重要參考依據(jù)。
2.選擇開關(guān)式并聯(lián)電抗器組
1978年美國學(xué)者B.R.sherling等人提出采用選擇開關(guān)式并聯(lián)電抗器組來抑制潛供電流的理論，并在此基礎(chǔ)上給出了確定電抗器電感值的優(yōu)化方法。帶開關(guān)式并聯(lián)電抗器組的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
此后，B.R.sherfing等人對(duì)此方法進(jìn)行了一系列改進(jìn)，分析了線路兩端都安裝、都不安裝以及單端安裝并聯(lián)電抗器加中性點(diǎn)小電抗時(shí)，在線路上再加裝選擇開關(guān)式并聯(lián)電抗器組的情況，并給出了相應(yīng)的電抗器優(yōu)化取值及開關(guān)狀態(tài)。該方法主要針對(duì)不換位或不完全換位線路，其各相對(duì)地電容及相間電容不相等。該方法應(yīng)用美國一條不換位的750kV線路為模型，仿真分析取得了很好的效果。
該方法的主要缺點(diǎn)是使用開關(guān)較多，且對(duì)開斷能力要求較高，控制較復(fù)雜；當(dāng)開關(guān)發(fā)生故障而未能開斷時(shí)，還可能引起劇烈的系統(tǒng)震蕩，因此，每個(gè)開關(guān)都需要額外的繼電保護(hù)措施，成本較高，限制了該方法的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，該方案在設(shè)計(jì)時(shí)僅限于單回輸電線路，對(duì)于雙回輸電線路并不適用。
該方案從提出至今，尚沒有在國內(nèi)外的輸電線路上獲得工程實(shí)用，但對(duì)我國特高壓輸電線路潛供電弧熄滅方案的設(shè)計(jì)思路，具有重要借鑒價(jià)值。
3.串聯(lián)電容器補(bǔ)償輸電線路的潛供電流
串聯(lián)電容補(bǔ)償已被廣泛應(yīng)用于各國超高壓遠(yuǎn)距離大容量輸電線路上，可顯著提高線路傳輸能力，減少輸電線路的回?cái)?shù)，在經(jīng)濟(jì)上以及減少輸電線路對(duì)環(huán)境電磁污染等方面體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)。
占潛供電流絕大部分的靜電感應(yīng)分量與線路長(zhǎng)度成正比，串聯(lián)電容的存在使其值大大減小，從而可加速潛供電弧的熄滅。但是，在單相接地短路故障中，電容器上的殘余電荷可能通過故障點(diǎn)及高抗組成的回路放電，從而在穩(wěn)態(tài)的潛供電流上疊加一個(gè)相當(dāng)大的低頻暫態(tài)分量。該暫態(tài)分量衰減較慢，使得電流過零次數(shù)減少，影響潛供電流的自滅，對(duì)單相自動(dòng)重合閘不利；單相瞬時(shí)性故障消失后，恢復(fù)電壓上也將疊加電容器的殘壓，影響單相重合閘的成功。
對(duì)于線路中間安裝開關(guān)站的遠(yuǎn)距離輸電線路，當(dāng)串聯(lián)補(bǔ)償布置于并聯(lián)電抗器線路側(cè)時(shí)，非故障線段中故障相的串聯(lián)補(bǔ)償電容器，將通過開關(guān)站的電氣聯(lián)系經(jīng)接地點(diǎn)向潛供電弧放電，即使在故障段電容被旁路的情況下，仍然有低頻分量在潛供電流中存在，這時(shí)需要綜合優(yōu)化串、并聯(lián)補(bǔ)償方案。
串聯(lián)補(bǔ)償電容器的使用還會(huì)帶來一系列的其它問題，如過電壓、次同步諧振以及對(duì)斷路器暫態(tài)恢復(fù)電壓的影響等問題。國外1000kV及以上電壓等級(jí)并無安裝串聯(lián)補(bǔ)償電容器的經(jīng)驗(yàn)，我國的特高壓輸電線路是否需要安裝串聯(lián)補(bǔ)償，還需結(jié)合上述論據(jù)，由設(shè)計(jì)和使用單位科學(xué)研究后才能確定。
4.快速接地開關(guān)
快速接地開關(guān)是熄滅潛供電弧的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。在日本、韓國的超高壓線路以及日本的特高壓電網(wǎng)中，由于線路較短，未安裝高壓并聯(lián)電抗器，無法采用中性點(diǎn)小電抗；而且線路不換位，即使采用小電抗，效果并不好；因此，HSGS得到了廣泛應(yīng)用。線路發(fā)生單相接地故障后，兩端斷路器斷開，線路通過HSGS快速接地，故障相兩端的對(duì)地電容被短路，與故障點(diǎn)構(gòu)成分流支路，使得故障點(diǎn)的潛供電流和電壓大大降低。HSGS的實(shí)質(zhì)是將故障點(diǎn)的開放性電弧轉(zhuǎn)化為開關(guān)內(nèi)的壓縮性電弧，其熄滅不受風(fēng)速以及天氣的影響。僅從熄滅潛供電弧的效果來看，快速接地開關(guān)要比并聯(lián)電抗器加中性點(diǎn)小電抗更有效。當(dāng)前日本的快速接地開關(guān)大多采用強(qiáng)化型的壓氣式分?jǐn)嘞到y(tǒng)以及油壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，以滿足開斷大電流和快速動(dòng)作的需要。
但快速接地開關(guān)的使用也會(huì)帶來很多問題。對(duì)于帶串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的線路，當(dāng)某些位置發(fā)生故障時(shí)，閉合兩端的快速接地開關(guān)，則補(bǔ)償電容和線路電感之間可能會(huì)引起串聯(lián)諧振，使?jié)摴╇娏鞣岛艽?，難以熄滅。在雙回輸電線路中，兩相同時(shí)故障的比例增加，線路兩端HSGS的不同期閉合，使通過HSGS的直流分量增加，電流過零次數(shù)減少，影響故障清除時(shí)間。對(duì)于采用HSGS的系統(tǒng)，HSGS的接地電阻與短路點(diǎn)接地電阻的比值決定了HSGS的分流作用，接地電阻對(duì)潛供電流的影響很大，需要對(duì)潛供電弧的模型進(jìn)行準(zhǔn)確分析。當(dāng)土壤電阻率增大時(shí)，潛供電流有所上升，此時(shí)HSGS的作用受到影響。
此外，快速接地開關(guān)的保護(hù)和控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，也在一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。當(dāng)線路已經(jīng)安裝了并聯(lián)電抗器之后，安裝HSGS的費(fèi)用比單純加中性點(diǎn)小電抗的費(fèi)用要高很多。
關(guān)鍵詞：變電站；分散式；無功控制裝置；無功功率；實(shí)時(shí)補(bǔ)償
中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
前言
近年來，隨著無人值班變電站在不斷的增加，變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也在逐漸完善，功能也隨之不斷強(qiáng)大。電能質(zhì)量也成為當(dāng)前供電企業(yè)最為重要的環(huán)節(jié)，保證電力系統(tǒng)電壓的持續(xù)穩(wěn)定性是電力公司服務(wù)的宗旨。在變電站中，分散式電壓無功控制裝置是自動(dòng)調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭和自動(dòng)投切無功補(bǔ)償設(shè)備，從而使電壓無功功率控制在合格的范圍之內(nèi)。因此，保證電力系統(tǒng)電壓的持續(xù)穩(wěn)定性，是本裝置實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)的主要目的。
1．硬件設(shè)計(jì)
該裝置采用大容量的鐵電RAM，能夠無限制地寫入及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行永久性的保存；使用TI公司的TMS320LF2000系列芯片，本系列DSP專為實(shí)時(shí)信號(hào)處理而設(shè)計(jì)，融合實(shí)時(shí)處理能力以及控制能力，在較大程度上加強(qiáng)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、FFT計(jì)算以及相對(duì)復(fù)雜的控制方式。128×64漢顯液晶可以提供友好、豐富的操作界面，同時(shí)實(shí)時(shí)打印現(xiàn)場(chǎng)所發(fā)生的事件，此外，由于通訊方式的靈活性，能夠同其它裝置自由組網(wǎng)。其原理框圖如圖1所示。
圖1主機(jī)原理框圖
2．軟件設(shè)計(jì)
2.1．VQC邏輯原理
變電站中一般有幾臺(tái)變壓器，VQC根據(jù)主變的運(yùn)行方式的不同選擇不同調(diào)節(jié)方式。對(duì)于兩繞組的變壓器，取高壓側(cè)的無功功率作為無功調(diào)節(jié)的依據(jù)，取低壓側(cè)電壓作為電壓調(diào)節(jié)的依據(jù)。電壓的調(diào)節(jié)主要靠調(diào)節(jié)主變的檔位來實(shí)現(xiàn)，無功功率的調(diào)節(jié)主要靠無功設(shè)備的投切來實(shí)現(xiàn)。
2.2．基于傳統(tǒng)9區(qū)圖而改進(jìn)的11區(qū)圖的定義
如下圖2所示，以無功功率Q為橫坐標(biāo)， U為縱坐標(biāo) ，建立U-Q坐標(biāo)系。在U-Q坐標(biāo)系中，Uq為投退一組電容引起的母線最大電壓變化量。
圖2改進(jìn)后的11區(qū)圖
2.3．VQC的調(diào)節(jié)方式
在主變高壓側(cè)電壓不變及輸入功率不變的情況下，主變分接頭上調(diào)，高壓側(cè)繞組匝數(shù)減少，主變低壓側(cè)電壓增大；反之，主變分接頭下調(diào)， 高壓側(cè)繞組匝數(shù)增加，主變低壓側(cè)電壓減小。對(duì)于并聯(lián)電容器組，當(dāng)投入時(shí)，系統(tǒng)無功功率得到補(bǔ)償，無功功率減少，電壓升高；反之，退出后，系統(tǒng)無功功率增大，電壓降低。
在實(shí)際的運(yùn)行方式中，可能會(huì)遇到這樣的一種情況，運(yùn)行點(diǎn)落在6區(qū)的某個(gè)地方， VQC策略為切電容，但切電容后，系統(tǒng)電壓下降，無功功率增大，運(yùn)行點(diǎn)落在7區(qū)， 7區(qū)策略為升分接頭，升抽頭后運(yùn)行點(diǎn)又回到6區(qū)。此時(shí)造成電容器和分接頭頻繁調(diào)節(jié)且運(yùn)行點(diǎn)在6區(qū)與7區(qū)之間徘徊。同樣的道理，在2區(qū)的某個(gè)地方，也會(huì)造成運(yùn)行點(diǎn)在2、3區(qū)之間徘徊，電容器和分接頭頻繁調(diào)節(jié)。造成上述電容器和分接頭頻繁調(diào)節(jié)的原因，是由于投切電容器后電壓的升高或降低使得運(yùn)行點(diǎn)向另一個(gè)不滿足的區(qū)移動(dòng)。為此，可將9區(qū)作進(jìn)一步的細(xì)分，從而制定更詳細(xì)的控制策略。將9區(qū)圖進(jìn)行改進(jìn)，得出11區(qū)圖。在61區(qū)，可采取的策略為切電容，因?yàn)榇藭r(shí)切一組電容后，運(yùn)行點(diǎn)仍落在6區(qū)內(nèi)(61區(qū)或62區(qū))，Umin
3．VQC的定值整定
對(duì)于VQC軟件，由于廠家的實(shí)現(xiàn)方法不一樣，因此定值也各不相同，然而，在VQC中，某些定值具有共通性，在此，我們僅對(duì)此些共通的定值的整定問題進(jìn)行討論。
3.1．VQC的基本定值
3.1.1．Umax和Umin的整定
在9區(qū)圖里，Umax、Umin、Qmax以及Qmin決定了其分布。至于Umax和Umin的整定，我們可按照當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)程，給予電壓合格的上下限?？勺鲆缓?jiǎn)單舉例：若當(dāng)?shù)?0kV的合格電壓處在9.8-10.7kV的范圍內(nèi)，那么Umax和Umin分別設(shè)定成10.7、10.0。如果10kV由于饋線長(zhǎng)網(wǎng)損相對(duì)大的特別情況，則可以適當(dāng)?shù)卦龃骍min。
3.1.2．無功Qmax、Qmin的整定
Qmax與Qmin的整定比較復(fù)雜，因?yàn)镼與負(fù)荷大小密切相關(guān)。對(duì)于Qmax、Qmin的整定，應(yīng)先根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)對(duì)于功率因數(shù)的運(yùn)行規(guī)定，確定COSΦmax及COSΦmin。例如:COSΦmax規(guī)程允許0.98，COSΦmin規(guī)程允許0.9?，F(xiàn)假設(shè)對(duì)于一臺(tái)兩卷變壓器，容量為50000kVA?，F(xiàn)考慮該臺(tái)變壓器運(yùn)行在額定負(fù)荷的80%情況下，則可得出Qmax及Qmin在80%的額定負(fù)荷條件下的值:
Qmax=80%＊S＊√(1-COSΦmin＊COSΦmin=17436kVar
Qmin=80%＊S＊√(1-COSΦmax＊COSΦmax=7960kVar
因?yàn)樨?fù)荷是變化的，因此Qmax與Qmin隨著不同的負(fù)荷變化而變化。因此VQC軟件一般都要求分時(shí)段執(zhí)行定值。所以可根據(jù)當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷變化規(guī)律，在不同的時(shí)段整定不同的Qmax與Qmin大小。本裝置有可分為5個(gè)時(shí)段。
3.2．投退一組并聯(lián)電容器對(duì)電壓的變化率ΔU
一般在對(duì)母線電壓受到投一組并聯(lián)電容器的影響進(jìn)行確定時(shí)不太容易，因?yàn)闀r(shí)間和季節(jié)的變化會(huì)使得負(fù)荷隨之不同，所以，想精確整定具有一定的困難性，但我們能夠通過自動(dòng)化系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)此定值進(jìn)行確定。
3.3．投一組并聯(lián)電容器對(duì)無功的變化率
對(duì)于一組并聯(lián)電容器，其出廠銘牌都會(huì)注明其容量，例如對(duì)于某電容器組，其參數(shù)為5010kVar，則其容量可直接作為投一組并聯(lián)電容器對(duì)無功的變化大小，例如對(duì)于上述電容，則其對(duì)無功的變化率為5010kVar。
結(jié)語
該裝置為分散式電壓無功控制方式，易言之，在各變電站中，自動(dòng)投切無功補(bǔ)償設(shè)備以及自動(dòng)調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭，從而使得當(dāng)?shù)仉妷簾o功功率可控制在有效范圍之內(nèi)。然而，這種方式若從整個(gè)電網(wǎng)的宏觀方面來講，可謂存在難以避免的局限性，缺乏潮流的大局觀。為了達(dá)到電網(wǎng)的無功優(yōu)化控制，提高并加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，采取調(diào)度中心統(tǒng)一控制無功補(bǔ)償設(shè)備以及分接頭是最好的無功控制方式，即集中式控制。而電力調(diào)度控制發(fā)展的最高階段也就是集中式控制。在現(xiàn)階段，關(guān)于集中式電壓無功控制的理論已有較多的成果，而對(duì)于其的算法還需進(jìn)一步的探討和研究。
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關(guān)鍵詞：電力 損耗 無功補(bǔ)償 策略
1、無功功率補(bǔ)償基本原理
現(xiàn)在電網(wǎng)功率主要包含有功功率以及無功功率。電網(wǎng)無功功率的補(bǔ)償原理為：直接把電能消耗,并且把消耗的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、有機(jī)能、機(jī)械能以及化學(xué)能，利用這些直接能量作功,所以這個(gè)部分功率叫做有功功率;不是直接的消耗電能;而是通過電能轉(zhuǎn)換為另一種能量,并且這種能量能使電氣設(shè)備作功的必要條件,這種能與電能在電網(wǎng)中進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且是周期性,所以這部分的功率我們稱之為無功功率。
2、無功功率補(bǔ)償都起到的作用
(1)電能的耗損得到降低。在進(jìn)行無功補(bǔ)償功率的時(shí)候，同時(shí)在有功功率負(fù)荷不會(huì)改變的情況下，功率因素如果表現(xiàn)越高，負(fù)荷電流則是越小。從而有助于降低線路中的耗損，同時(shí)對(duì)電能的損耗也起到降低作用。
(2)提升電能的傳輸質(zhì)量。在這一方面無功功率補(bǔ)償并沒有什么特別明顯，原因是無功功率主要的補(bǔ)償是通過電容，電容的投切會(huì)造成一定程度上的電壓突然波動(dòng)，并且還會(huì)產(chǎn)生一定的諧波量，除非增加一定的額外電抗來控制諧波。并且可以通過以下有效的措施進(jìn)行處理：低壓要保持大體上無功功率進(jìn)行補(bǔ)償、基本上要保持常年具有的穩(wěn)定性和對(duì)進(jìn)行的投切次數(shù)不多高壓電容器的組合進(jìn)行補(bǔ)償，最常用的方式就是通過手動(dòng)投切。為了禁止出現(xiàn)功率補(bǔ)償超過預(yù)定量或者是在載量少的狀態(tài)時(shí)呈現(xiàn)電壓過高對(duì)設(shè)備造成損壞，在一般的情況下電容會(huì)自動(dòng)進(jìn)行投切方式。高壓或者低壓在功率補(bǔ)償效果一樣時(shí)，我們主要是通過采用自動(dòng)的低壓式補(bǔ)償裝置。在輸電線路進(jìn)行有功負(fù)荷輸送時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)電壓耗損以及輸電線路進(jìn)行無功負(fù)荷輸送時(shí)所使電壓損耗得產(chǎn)生是電壓耗損產(chǎn)生的主要部分。輸電線路上由于電抗要大出幾倍于電阻，對(duì)變壓器來說，其電抗則要大出幾倍或者幾十倍于電阻。因此，輸電線路的電壓損耗和變壓器的電壓損耗，主要是通過輸送無功功率進(jìn)而產(chǎn)生的，所以，我們通過對(duì)無功功率的補(bǔ)償，進(jìn)而降低電壓的損耗，達(dá)到電能質(zhì)量的提高。
(3)降低線路中的壓降。由于輸送線路電流在傳送中變小，送電系統(tǒng)線路中的電壓損耗相應(yīng)的也會(huì)減少，從而對(duì)系統(tǒng)電壓的提高有利于穩(wěn)定，更能有利于啟動(dòng)大的電動(dòng)機(jī)。
3、通過無功功率進(jìn)行補(bǔ)償從而使電能降低耗損
通過無功功率進(jìn)行補(bǔ)償從而使電能降低耗損。應(yīng)該對(duì)電容進(jìn)行合理選擇補(bǔ)償方式。對(duì)于自身容量比較大，負(fù)荷比較穩(wěn)定并且常常對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償方式適宜應(yīng)用就地補(bǔ)償。對(duì)沒有功電容器組的補(bǔ)償方式則適合統(tǒng)一在配變電所中集體補(bǔ)償，在具有機(jī)械自動(dòng)化水平比較高的流水線和比較大的容量機(jī)組工業(yè)中，適合采用的方式是分散補(bǔ)償。
(1)應(yīng)用并聯(lián)電容器，進(jìn)而減少了電能損耗。無功功率補(bǔ)償投入使用之后，隨著無功功率不斷的增加，系統(tǒng)總的電壓也在不斷的增大，從而減少系統(tǒng)中的電能的損耗。為了盡可能的降低電能損耗和降低電壓損失，最常用的就是補(bǔ)償辦法就是并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，所以低壓無功部分應(yīng)該由低壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償，高壓無功部分則采用高壓并聯(lián)電容器來補(bǔ)償。我們?cè)趹?yīng)用并聯(lián)的電容器時(shí)，產(chǎn)生如下作用：第一，對(duì)系統(tǒng)的電壓有利于提高，從而降低電能的損耗目的；第二，有有助于功率因數(shù)不斷的提升，達(dá)到電壓耗損的降低。
(2)采取集中進(jìn)行補(bǔ)償方式。變電站中組裝大型容量的電容器進(jìn)行補(bǔ)償應(yīng)采用集中進(jìn)行的補(bǔ)償方式，從而得到電能消耗的降低，來實(shí)現(xiàn)節(jié)節(jié)約用電以及節(jié)約電能的目的。在應(yīng)用集中補(bǔ)償方式時(shí)，還要依據(jù)滿足主變壓器對(duì)無功容量補(bǔ)償?shù)男枨?，還有在確定無功容量的補(bǔ)償大小還要依據(jù)用電區(qū)間的無功功率、設(shè)備中的配電線路以及實(shí)際中對(duì)無功補(bǔ)償?shù)乃?，從而防止容量超過預(yù)定所出現(xiàn)的電網(wǎng)中的電壓攀升，最后導(dǎo)致?lián)p壞運(yùn)行中的電容器。不同變電站的容量應(yīng)按照主變壓器的容量來決定，從而達(dá)到電容器的自動(dòng)投切，使電容器的利用率不斷得到提高，而且有利于維護(hù)，最終達(dá)到電能耗損減少的目的。
(3)配電線路采用分散進(jìn)行補(bǔ)償。分散補(bǔ)償?shù)姆绞綉?yīng)用于配電中的主變壓器及用電戶設(shè)備所進(jìn)行的無功補(bǔ)償。假如用戶之間的主變離得比較遠(yuǎn)時(shí)，適當(dāng)?shù)脑诠╇娝诘哪┒艘蛟摻M裝進(jìn)行分散補(bǔ)償?shù)难b置，并且根據(jù)用電用戶端所需的低壓補(bǔ)償，從而提升線損的降低，同時(shí)增大了末端的電壓，最后達(dá)到電能耗損減少的目的。
(4)設(shè)備原地補(bǔ)償。針對(duì)大型電機(jī)和具有大功率的用電適合在原地進(jìn)行補(bǔ)償。此種方法是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，同時(shí)也是最有成效的補(bǔ)償。設(shè)備原地補(bǔ)償就是電容器與用電設(shè)備直接進(jìn)行連接，中間的部位只需要添加保護(hù)的熔斷器，用電設(shè)備在進(jìn)行投入的同時(shí)電容器也隨著一同投入，進(jìn)行切除的同時(shí)還要一同切除，從而達(dá)到最實(shí)用自動(dòng)的無功補(bǔ)償，從而達(dá)到電能損耗的減少，最終達(dá)到運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
(5)在低壓的配電網(wǎng)中主要補(bǔ)償方式。第一，低壓部分進(jìn)行集中補(bǔ)償。配變網(wǎng)中對(duì)380V側(cè)低壓進(jìn)行集中補(bǔ)償時(shí)，經(jīng)常會(huì)應(yīng)用通過微機(jī)對(duì)低壓式并聯(lián)的電容器柜的控制，最主要的就是實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)功率因數(shù)得到提升，最終對(duì)無功就地進(jìn)行補(bǔ)償。此種辦法對(duì)配電網(wǎng)和配變都有損失，從而進(jìn)行保證用電用戶的電壓平穩(wěn)和質(zhì)量高的電能，這種辦法在電力系統(tǒng)是不被認(rèn)同的。第二，配電中的變壓器的補(bǔ)償是隨著變壓器進(jìn)行的。主要方式是低電壓的容器通過低電壓保護(hù)并且連接在變壓器的二次側(cè)，同變壓器投切是同步的，最終實(shí)現(xiàn)配電電壓器的無功補(bǔ)償。提高它的利用率，最終達(dá)到能耗的減少。第三，無功補(bǔ)償?shù)碾S機(jī)性。通過低壓的電容器組和同電動(dòng)機(jī)組進(jìn)行并聯(lián)，通過對(duì)它的控制以及保護(hù)裝置和電機(jī)投切使同步的。此方法投切進(jìn)行時(shí)比較及時(shí)，接線方式也簡(jiǎn)單，更利于管理。
4、結(jié)語
電能耗損的減少是通過對(duì)無功功率補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的，在現(xiàn)實(shí)使用中，應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行全方面的考慮，讓無功功率補(bǔ)償發(fā)揮到極致，得到合理化進(jìn)行。它所投入的資金小、收益快，真正的達(dá)到系統(tǒng)能耗的減少，是使其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最有效的辦法。
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