关于感性无功补偿的技术问题
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无功补偿几种补偿方式的优缺点无功功率补偿,简称无功补偿,在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。
所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。
反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。
今天就带大家了解13种无功补偿方式,各自有什么优点和缺点。
(1)同步调相机基本原理:同步电动机无负荷运行,在过励时发出感性无功;在欠励时吸收感性无功;主要优点:既能发出感性无功,又能吸收感性无功;主要缺点:损耗大,噪音大响应速度慢,结构维护复杂;适用场合:在发电厂尚有少量应用。
(3)就地补偿基本原理:一般将电容器直接与电动机变压器并联,二者共用1台开关柜;主要优点:末端补偿,能最大限度的降低线损;主要缺点:台数较多,投资量大;适用场合:水厂、水泥厂应用较多;(3)集中补偿基本原理:集中装设在系统母线上,一般设置单独的开关柜;主要优点:可对整个变电所进行补偿,投资相对较小;主要缺点:一般为固定补偿,在负载低时可能出现过补偿;适用场合:适用于负载波动小的系统(4)自动补偿(机械开关投切电容器)基本原理:采用机械开关(接触器、断路器)等根据功率因数控制器的指令投切电容器;主要优点:能自动调节无功出力,使系统无功保持平衡,技术成熟,占地小、造价低;主要缺点:响应时间较慢,受电容器放电时间限制;适用场合:目前主流补偿方式,满足大多数行业用户需求;(5)晶闸管投切电容器基本原理:采用晶闸管阀组根据功率因数控制器的指令过零投切电容器;主要优点:响应速度快,无涌流,无冲击;主要缺点:占地面积大,造价高;适用场合:多用于港口等负荷变化快速的场合;(6)晶闸管控制电抗器基本原理:一般由固定并联电容器和晶闸管控制的并联电抗器并联组成,通过改变晶闸管导通角改变电感电流,从而控制整套装置的无功输出;主要优点:响应速度快,无级调节,既能补偿容性无功,又能补偿感性无功;主要缺点:占地面积大,造价高,同时对大多企业用户而言,不需要感性无功;适用场合:多用于钢铁、电气化铁路和输变电系统;(7)磁控电抗器基本原理:通过可控硅控制励磁电流的大小和铁芯饱和度改变电感电流,从而控制整套装置的无功输出;主要优点:动态响应,无级调节,双向补偿,晶闸管耐压低,无须多级串联,产生谐波小;主要缺点:响应时间较TCR稍慢,噪声大;适用场合:在高压系统中占有优势;(8)串联补偿基本原理:串联电容器组用来补偿输电线路的电感,以提高线路的输电能力和稳定性。
《浅析有关无功补偿的问题》摘要:无功补偿就是无功功率人工补偿,以提高供电系统功率因数,电网中的电力负荷如电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,这些感性负载在实际运行中,都需要向电源索取滞后无功,实现能量的转换,带动设备做功,电力系统中功率主要有有功功率、无功功率、视在功率三种,有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示【摘要】电力负荷的特点是经常变化的,不但按小时变、按日变,而且按周变,按年变,同时负荷又是以天为单位不断起伏的,具有较大的周期性,负荷变化是连续的过程,一般不会出现大的跃变,但电力负荷对季节、温度、天气等是敏感的,不同的季节,不同地区的气候,以及温度的变化都会对负荷造成明显的影响。
电网无功平衡是保证电压稳定的基本条件,由于电力系统中无功功率的发、供、用呈现强烈的分散性,無功功率只有在分层、分区,分散合理平衡的基础上,才能实现电网电压的合理分布和维持电网的稳定运行。
无功补偿就是无功功率人工补偿,以提高供电系统功率因数。
电力系统和电网中的无功补偿装置对于降低成本、降低线损以及提高效益等方面起着至关重要的作用。
本文主要介绍了无功补偿问题。
【关键词】电力系统无功补偿补偿方法电网中的电力负荷如电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,这些感性负载在实际运行中,都需要向电源索取滞后无功,实现能量的转换,带动设备做功。
为了补偿这部分滞后的消耗,比较普遍的方法是电容器并联补偿方式。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后,可以提供感性负载所消耗的无功功率,减少了电网电源无功负担。
由于减少了电网电源无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿。
1.无功功率的意义无功功率对供电系统合负荷的运行都是十分重要的。
电力系统网络元件的阻抗主要是感性负载。
因此,为了输送有功功率,就要求送电端有一相位差,这在相当宽的范围内可以实现。
而为了输送无功功率,则要求两端电压有一幅值差,这只能在很窄的范围内实现。
关于感性无功补偿的一些技术问题电感吸收感性无功,电容发出容性无功。
感性无功,就是常说的消耗无功容性无功,就是常说的发出无功电感吸收的是感性无功,但是电容吸收的是容性无功,即发出感性无功。
感性和容性无功产生的原因都是因为电压和电流不是同相位。
电压超前电流产生感性无功,电流超前电压产生容性无功。
(1)感性无功功率在用电设备中,凡是用绕组和磁铁组成的,在交流电路中产生电和磁交变的功能。
在能量转换过程中,有部分磁能仍回复到电能,那部分电流没有消耗有功功率,称为感性无功功率。
在电感性负载的电路中,电流滞后电压一个角度Ψ,cosΨ称为功率因数。
(2)容性无功功率在电容器二块极板间产生充放电,电容电流不消耗有功功率,这个电流引起的功率称为容性无功功率。
在电容性负载的电路中,电流超前电压一个角度Ψ,cosΨ也称为功率因数。
因此容性无功功率可以抵消感性无功功率而提高功率因数。
(3)无功功率补偿的原理在交流电路中,纯电阻负载电流IR与电压U同相位;纯电感负载电流IL 滞后电压纯电容负载电流IC则超前于电压。
也就是说纯电感和纯电容中的电流相位差为,可互相抵消,所以在电源向负载供电时,感性负载向外释放的能量由并联电容器将能量储存起来;当感性负载需要能量时,再由电容将能量释放出来。
这样感性负载所需要的无功功率可就地解决,减少负载与电源间能量交换的规模,减少损耗.无功功率补偿的基本原理是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,当容性负荷释放能量时,感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时,容性负荷却在吸收能量,能量在两种负荷之间互相交换。
这样,感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是无功功率补偿的基本原理。
有功无功感性容性母线电压变化这几个概念的关系有一个问题我觉得很多电气从业人员会被绕在里面,并且把头脑弄的很乱,当然也包括我。
这个问题就是有功无功感性容性母线电压变化这几个概念的关系借这个机会发表下个人的观点如有错误请指正!首先什么叫有功无功电压和方向与其一致的电流分量之间的乘积称之有功电压和方向与其垂直的电流分量之间的乘积称之无功如果将电压U比喻成力F 而电流I相当于物体的实际位移S而力与物体移动位移之间的夹角为Φ由于功就是W=F*S COSΦ那么有功=U*I CosΦ 这部分功率实实在在做功无功=U*I SinΦ 这部分功率完全没在做功而这个cosΦ就是功率因素有人要问了既然无功不做功要它做什么不错既然不做功貌似是没什么用但我们目前将电能转化为机械能最普遍的方法就是电机而电机是无法直接将电能转化为机械能的它需要一个中间过程就是磁能电机将吸收的电能转化为磁能再将磁能转化为机械能这个过程可以理解为输出的机械能在不断削弱电机的磁能而电能又在源源不断的补充这部分被消耗的磁能这样形成的电能与机械能之间的不断转换。
感性无功补偿在超高压电网的应用分析摘要:在500kV超高压电网中,由于电压等级高,输电线路长,其分布电容对无功功率平衡有较大的影响。
无功功率的产生基本没有损耗,而无功功率沿着电力网的传输却会引起较大有功功率损耗和电压损耗,故无功功率不宜长距离输送。
所以,一般在500kV变电站在变电站装设高、低压并联电抗器,来满足无功功率的就地平衡,控制系统电压,使其平衡在系统额定电压运行水平,以保证电网运行的可靠性和稳定性。
关键词:超高压电网;感性无功补偿;电压质量0 引言在高压配电网中,电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。
在电网中安装并联电容器等容性无功补偿设备以后,可以提供感性负载所消耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率,由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,这就是容性无功补偿。
随着超高压电网的建立和发展,感性无功补偿技术逐渐得到了广泛应用。
在超高压系统中,除发电机是无功功率的电源外,输电线路的电容也产生很大的容性功率。
大量容性充电功率的存在,使超高压电网产生诸多问题,这就必须通过加装电抗器来进行感性无功补偿。
1 感性无功补偿设备的配置及补偿原则超高压电网中装设并联电抗器进行感性无功补偿,主要是用来吸收线路充电功率。
并联电抗器的主要作用是降低长线路空载或者轻载时的线路末端升高的电压。
其大概机理是:长线路空载或者轻载时,线路的对地电容和相间电容在线路上起到了主导作用,产生了容升效应,从而使线路末端电压升高。
这里,讲述一下对容升效应的理解:电容在线路上,吸收容性无功,相当于提供感性无功,以此和“电力系统缺感性无功时电压下降,发电机发出感性无功以维持电压平衡”的机理保持一致。
而并联电抗器来吸收这种情况下过剩的感性无功,达到降低电压的作用。
在内蒙古500kV超高压电网中并联抗器主要装设在35kV和500kV 两个电压等级上,装设于变电站主变压器35kV侧的电抗器组,通常叫低抗,一般用高压开关进行投切;装设于500kV母线或线路上的高压并联电抗器,通常称为高抗,母线高抗一般用开关进行投切,而线路高抗则直接用刀闸连接在线路上,随线路停送电。
浅谈电气自动化中无功补偿技术无功补偿技术是电气自动化领域中非常重要的技术之一。
在电能的传输和利用过程中,无功功率会导致电网的电压波动,影响电气设备的安全运行和电能的质量。
无功补偿技术的应用对于保证电力系统的稳定和提高能源利用效率具有重要意义。
本文将对电气自动化中的无功补偿技术进行较为详细的介绍和讨论。
我们来了解一下什么是无功功率。
无功功率是指在两个交流电压或电流之间的相角差引起的电流流向与电压方向不一致的部分,它并不能提供有用的功率,而是在电网中来回流动,消耗电能,并且造成电压波动。
在电力系统中,一般存在着两种无功功率,即感性无功功率和容性无功功率。
感性无功功率主要来自电感器件和电机等负载,而容性无功功率则来自于电容器等电气设备。
无功补偿技术就是为了抵消电力系统中的无功功率,恢复电网的电压稳定状态,提高电力系统的运行效率而采取的技术手段。
无功补偿技术通常主要包括静态无功补偿和动态无功补偿两种方式。
静态无功补偿是指通过静止的电气设备来进行无功补偿,主要包括电容器的串并联、静态无功补偿装置(SVC)和静态无功发生器(STATCOM)等。
电容器串并联是指将电容器连接在电力系统中,通过电容器的感性和容性特性来抵消感性无功功率和容性无功功率。
这种方式具有无杂散分布、无动机线圈损耗以及响应速度快等优点,但是受到电容器本身的稳定性和容量限制。
SVC是电力系统中常见的一种静态无功补偿装置,通过改变电抗器件的电压和电流来达到补偿无功功率的目的。
STATCOM则是一种电力电子设备,它可以实时控制无功功率的流动方向和大小,从而达到补偿的效果。
动态无功补偿是指通过电气设备的控制手段来实现无功补偿,主要包括串联有源电力滤波器(APF)和并联有源电力滤波器等。
有源电力滤波器通过电力电子器件的控制来抵消负载电流中的谐波和无功成分,是一种全动态、无通断切换的补偿方式。
它具有响应速度快、无功补偿能力大等优点,但是成本较高。
无功补偿技术的应用可以有效地增加电力系统的传输能力,提高电能利用效率。
•无功补偿技术概述•无功补偿设备的种类与特点•无功补偿的原理与技术目•无功补偿装置的选型与配置•无功补偿技术的应用场景与案例分析录通过在感性负载上并联适当的容性负载,从而增加系统中的无功功率,以达到提高功率因数、改善电能质量的目的。
无功补偿的基本原理无功补偿定义提高功率因数通过无功补偿可以减少线路中的无功电流,从而降低线路的电能损耗。
降低线路损耗改善电压质量无功补偿技术的发展历程早期无功补偿技术01静止无功补偿装置(SVC)02先进的无功补偿技术03总结词详细描述同步调相机详细描述静止无功发生器是一种基于电力电子技术的无功补偿装置,通过变换器将直流电转换为交流电来吸收或发出无功功率。
详细描述SVG具有响应速度快、调节范围广、节能等优点,但存在设备成本高、控制复杂等问题。
总结词详细描述各种无功补偿设备的性能比较无功补偿的原理无功功率的产生交流电在通过纯电阻性负载时,电能都转换为热能,而在通过纯感性负载时,并不消耗电能,而是将电能储存在感性负载中,这种在电源和感性负载之间,及在电源和纯电容性负载之间往返交换的功率就是无功功率。
无功补偿的作用无功补偿可以改善电网的电压和功率因数,降低线损,提高电网的供电效率和电压质量。
集中补偿分散补偿就地补偿030201确定补偿容量选择合适的补偿方式选用合适的电容器安装自动控制装置依据负载的性质和电网的运行状态选择不同类型的无功补偿装置。
对于负载性质较为复杂或电网运行状态较为特殊的场合,需考虑采用综合无功补偿装置。
考虑无功补偿装置的容量和运行稳定性,以适应电网运行状态的变化。
0203无功补偿装置的安装与调试010203电力系统中的感性负载无功补偿对电力系统的改善电力系统中的无功补偿无功补偿技术在电力系统中的应用场景工业领域的感性负载无功补偿对工业领域的改善工业领域的无功补偿1 2 3建筑领域的无功补偿建筑领域的感性负载无功补偿对建筑领域的改善无功补偿技术应用案例分析无功补偿在钢铁企业中的应用无功补偿在煤矿中的应用。
10kV配电网低压侧无功补偿常见的问题及解决办法电力系统中,无功补偿是一种重要的技术手段,可以提高电网的稳定性、降低损耗、提高输电能力等。
在10kV配电网中,无功补偿的应用越来越广泛,但在实际应用中还存在一些问题。
本文将介绍10kV配电网低压侧无功补偿常见的问题及解决办法。
问题一:无功补偿设备的容量选择不合理在10kV配电网中,无功补偿设备的容量选择应根据负荷的容性和感性程度以及功率因数的大小进行合理设计。
如果容量选择不合理,会导致无功补偿效果不佳,甚至会引起电网振荡等问题。
解决方法是需进行合理的容量计算,选用适当的无功补偿设备。
问题二:无功补偿设备与电容器负载类别匹配不当在10kV配电网中,无功补偿设备和电容器按其耐压、电流等参数具有不同的负载类别。
如果选择不当,可能出现电容器烧坏等问题。
解决方法是根据负载类别选择相应的无功补偿设备和电容器。
无功补偿设备的运行控制是保证无功补偿效果的重要因素。
如果控制不稳定,会导致无功补偿效果不理想,甚至影响电网稳定。
解决方法是增加无功补偿设备的控制手段,如电子控制器和PLC等,同时完善运行控制策略。
问题四:电容器的质量存在问题电容器是实现电力无功补偿的重要组成部分,如果电容器的质量存在问题,会导致补偿效果不理想甚至出现安全事故。
解决方法是选择优质的电容器,如保证电容器生产厂家的信誉度,避免选购低价电容器。
无功补偿设备需要定期维护保养,以保证其正常运行和延长使用寿命。
如果维护不及时,会导致无功补偿效果下降甚至出现设备故障。
解决方法是建立完善的设备维护保养制度,按时对设备进行维护保养。
综上所述,10kV配电网低压侧无功补偿常见的问题及解决办法有很多,需要注意设备选择、负载匹配、运行控制、质量问题、维护保养等方面。
只有做好这些工作,才能保证电力无功补偿技术的有效应用,为电网的安全稳定运行提供强有力的支持。
电气自动化中的无功补偿技术分析无功补偿技术是电气自动化领域中极为重要的技术,因为大部分交流电设备在运行过程中都会产生无功功率,而这种功率要在电网中无条件地流通,会导致电网的电压降低,使得电力系统的运行效率和可靠性都会受到影响。
因此,必须采取措施通过无功补偿技术来解决这个问题,保证电网的稳定运行。
1.电容器无功补偿技术电容器无功补偿技术是一种最普遍且常见的无功补偿技术,利用电容器的电容性质来向电网注入感性无功,从而抵消设备产生的逆时针无功,降低电网的无功功率需求。
该技术还可减少电缆线路的电压降低问题,提高电网的通讯能力。
但是,电容器无功补偿系统只能补偿感性无功,对于产生容性无功的负载则无法补偿。
3.静态无功发生器技术静态无功发生器(STATCOM)是一种电子元件,通过电子学技术控制电源输出无功功率,从而进行无功补偿。
该技术可以实现快速响应,无需机械动作,具有高可靠性、高精度和低噪声等优点,还可以有效控制瞬时电流,减少系统开关损耗。
但是,STATCOM的价格较高,需要专业技术和较高的运营和维护费用。
谐振电路无功补偿技术是通过创造并调节谐振频率,使谐振电路放电,从而向电网注入无功功率,达到无功补偿的目的。
该技术可以补偿容性或感性无功功率,实现功率删除和改善电网质量。
但是,谐振电路无功补偿技术在运行过程中需要对谐振频率、谐振电容等进行精细控制,因此不易于操作和维护。
综上所述,电气自动化中的无功补偿技术从传统的电容器和电抗器无功补偿技术发展到现代的静态无功发生器和谐振电路无功补偿技术,不断得以创新和完善,旨在提高电网稳定性和可靠性,保证电力系统的安全运行和不受干扰的连续供电工作。
通过选择适合自己的无功补偿技术,可以更好地消除逆时针无功、减少滞后电流和提高电网质量,从而达到更好的无功补偿效果。
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施,为各行各业提供了稳定、可靠的电能供应。
然而,在电力系统的运行过程中,我们经常会遇到一些问题,比如无功功率的产生和功率因数的失调。
这些问题既会对电力系统的运行产生不利影响,也会浪费大量的电能资源。
因此,在电力系统中,无功补偿与功率因数校正技术显得尤为重要。
一、无功补偿技术无功电流是一种与电压相位差90度的电流。
在电力系统中,无功功率的产生主要是由于电感性负载所引起的。
电感性负载包括电动机、变压器、电感性炉等。
这些负载对于电力系统的正常运行必不可少,但同时也会产生无功功率。
无功补偿技术可以通过各种方式来减少或消除无功功率的产生。
其中,最常见的无功补偿技术包括串联无功补偿和并联无功补偿。
串联无功补偿主要通过改变负载的电感性来减少无功功率的产生。
这可以通过在负载端串联一个电容器来实现。
电容器具有负电感性,可以与负载的电感性相抵消,从而减少或消除无功功率的产生。
并联无功补偿则是通过在电源端并联一个电容器或电抗器来实现。
这样可以改变电源的电流相位,使其与负载的电流相位基本一致,从而减少或消除无功功率的产生。
二、功率因数校正技术功率因数是衡量电力质量好坏的一个重要指标。
功率因数越高,说明电力系统对于电能的利用效率越高。
反之,功率因数越低,说明电力系统对于电能资源的浪费越严重。
功率因数的失调主要是由于负载的无功功率所引起的。
因此,通过减少或消除无功功率的产生,可以有效地提高功率因数。
功率因数校正技术主要包括有源功率因数校正和无源功率因数校正。
有源功率因数校正使用特殊的电力电子装置,如可控硅器件和功率电子变换器等,在电力系统中引入主动的有源功率因数校正装置。
这种装置可以通过实时监测负载的功率因数情况,并根据设定的目标来调节负载的无功功率,从而实现功率因数的校正。
无源功率因数校正则是利用电容器或电抗器对电力系统进行补偿,从而提高功率因数。
电力系统无功补偿方式及注意的问题摘要:在变电站中,配电网是系统供电的其中之一,安全运行取决于质量的好坏。
在电力建设及改造过程中,无功补偿是电力建设降耗,改善电压质量最直接、最有效的方法之一。
所以,在电力建设中合理的运用无功补偿方法是系统经济使用的前提。
本文笔者在无功补偿的理论基础上,深入探讨出了无功补偿的运行原则与方式,同时就当前配电力系统无功补偿应注意的事项进行了阐述。
关键词:无功补偿;补偿方式1电力供电系统无功补偿的重要性在供电系统中,造成电能损耗主要的因素是功率因数,而无功补偿就是能够有效地改善功率因数。
因此,无功补偿对电力建设的供电系统而言,十分重要,其重要体现在以下几个方面:1.1放大有利于节约投资的资源成本在电力建设的供电系统中,无功功率的运行损耗会增大供电线的破坏,如增大供电线路面积,就会导致投资成本增大,然而使用无功补偿,能大幅度的提高功率数据,降低线损,从而节约成本。
1.2有利于提高电力电压质量大量的无功功率会导致电压降增加,使得质量降低,影响系统的可靠性,使用无功补,由因数显著提高,使实际电流有所减小,电压也减小,电能质量得到改善,可靠性也提高。
1. 3有利于大幅度的降低电费按照调整电费中的有关规定,功率直接关系到电力建设的电费多少,因此,通过改善功率因数,可以降低的电费,使电力建设从中获得高的效益。
2电力建设供电系统无功补偿的途径2.1供电系统无功补偿的主要途径对供电系统进行无功补偿的目的就是为了改善功率,来降低损耗。
具体无功补偿,不欠补偿和不过补偿的来对供电系统中需要补偿的设备合理补偿。
对于电力而言,供电系统应按照以下方法进行:2.1.1 安装并补偿电容由于在变压器的高压侧存在励磁电流,功率数是不同的。
在满载状态下运行时,低压侧的功率因数一般会比高压侧的功率因素高出5%左右,则前者的功率因数将会比后者的高出15%左右。
电力建设仅选择在高压侧进行,那么电流会造成低压变压器内的功率损耗,如在变压器的低压侧进行无功补偿,则无法改善功率因数。
关于感性无功补偿的技术问题2008-12-22 9:54:00 来源:无功补偿是保证电压合格的重要因素,无功补偿又为容性补偿和感性补偿,缺容性无功,导致电压偏低,缺感性无功,则会出现电压偏高。
电力系统的容性无功补偿,从高压到低压,从变电所的集中补偿到用户的分散就地补偿,以及设备制造、运行管理、科研标准化工作,已有全面提高。
感性无功补偿是随超高压电网的建立而发展起来的。
因此,感性无功补偿起步稍晚一些,在工程应用上,不少技术问题有待进行研究,标准化工作开展得不多。
本文从并联电抗器在电网中的作用,并联电抗器在工程应用中的一些问题,提请关注感性无功补偿,加强相关科研和标准化工作。
1感性无功补偿的发展和作用20世纪70年代中国开始建立超高压电网,超高压输电线路中有大量的容性充电功率,如500 kV线路每百公里充电功率达11~115 MVA。
充电功率起因于架空输电线路的分布电容,所以,它是容性的。
容性充电功率的存在,使电力系统产生诸多问题,必须进行感性无功补偿,即吸收充电功率,从而需要在电网中装设并联电抗器。
中国并联抗器主要装设在四个电压等级上:35 kV、66 kV、330 kV和500 kV,装设于330 kV和500 kV的并联电抗器,通常叫高抗;而装设于变电所主变压器低压侧35 kV和66 kV侧的电抗器,又通常叫低抗。
从以下几个数据中可以看出并联电抗器的发展速度是很快的:据全国统计1989年5070MVA,1990年5 460 MVA,1993年7 730 MVA,1997年12 790 MVA,1998年已达19 000 MVA,现在已超过20 000 MVA。
但是,感性无功仍然不足。
按部颁标准《电力系统电压和无功电力技术导则》要求,高低压并联电抗器的装设容量,要达到线路充电功率的90%。
感性无功补偿不足,致使电网电压偏高是有先例的,1995年东北电网的局部地区,500 kV的最高电压达到556 kV,220 kV的最高电压为257 kV,显然已经超过了设备的最高电压550 kV和252 kV,尽管只是短时,但对电气设备的安全运行仍是不利的。
必须进行感性补偿,吸收充电功率,降低工频电压。
感性无功补偿原则也是分层就地平衡,在变电所装设高、低压并联电抗器,以达到对电压的控制,保证电压质量,提高电网运行的稳定性和经济性。
2感性补偿的一些技术问题感性补偿是利用高、低压电抗器进行的补偿。
当然,调相机也可以进相运行,吸收充电功率,但调相机虽有优点(既可以发出感性无功,也可发出容性无功,可以进行无级调节),但也有缺点(旋转机械,结构复杂,噪音大、损耗大、运行维护麻烦、需要的运行和检修人员多),所以,很长时间以来都没有再上调相机,以前装设的调相机也在逐步退出运行,如1990年全国有调相机475 MVA,到1998年仅剩不到300 MVA。
电抗器和电容器一样,运行条件非常苛刻,一旦带电即满载运行,这就不像变压器,可以由空载、轻载,逐步过渡到满载。
而且,电抗器全年的投运时间很长,据统计,500 kV变电所里的高抗,年投运率达8 000 h以上,装在主变三次侧的低抗,年投运率也接近8 000h。
高、低电压抗器在设备制造、工程设计时设备选型、参数确定、电气接线、布置与安装,以及保护、测量和控制方式诸多方面,有不少值得研究的问题,现分述如下:1)高抗都是油浸铁心式结构,像变压器,它们都有铁心、线圈、绝缘油、油箱、瓷套管以及散热器等。
但电抗器与变压器工作原理不同,结构上的区别在于磁路,电抗器的铁心有气隙、磁阻大。
电抗器制造的最大技术难点在于对漏磁通的处理。
前几年,电抗器运行中经常出现漏磁通在部件中感应产生涡流,引起局部过热,绝缘油分解劣化,含气量增加,部件被烧坏事故时有发生;有的高抗振动和噪音过大,甚至到无法投运的地步。
为了研讨相关技术问题,由无功补偿装置分委员会组织,1998年在无锡召开了电抗器运行技术交流会,与会代表提供的会议交流资料,有很多高抗事故例子,故障设备有中国早期产品、也有进口产品,信息不断地反馈到制造厂,国内外厂家根据事故分析,研究出了解决问题的各种措施,从西变厂近期的产品看,质量已经提高。
2)高抗中性点通常经小电抗接地,为了不给高频信号提供入地通路,高抗通常接在变电所的母线侧。
要达到这种连接方式,有时在布置上比较困难,甚至会多占地。
在阻波器前后如果都可以接电抗器,则布置上就比较方便,特别是扩建时装电抗器,预留场地较方便。
把电抗器接在阻波器前,关键在于高频信号衰减后是否能满足载波通信和继电保护的要求。
有的工程经计算认为可以满足要求,在哪种情况下不能满足要求,还应给出一个定量的数值范围;这种连接方式,可以使配电装置的间隔长度缩短,达到节约用地的目的。
3)电抗器的额定电压和损耗是两个非常重要的参数,既关系到设备的安全运行和经济性,也涉及到设备价格。
电抗器的输出容量与运行电压的平方成正比,当电抗器的实际运行电压与设备额定电压接近时,则电抗器输出达到额定容量。
电网的无功平衡就是按实际工作电压下的输出容量来考虑的。
如出于保守、追求安全,把设备的额定电压定高了,就会出现容量亏损,不能充分发挥有效出力,这样不经济。
相反,如把额定电压定得偏低,忽视了电抗器可能会在最高电压下连续运行,又会出现电抗器过电压,它的损耗、温升都会增加,这样不安全。
因此,确定电抗器的额定电压与电容器的额定电压是同一性质的问题。
对电抗器的总损耗,既不能太小,也不能太大,损耗值的确定直接关系到电抗器制造的原材料用量,影响设备价格,同时,损耗大小又影响电抗器的年运行费用。
因此,应该按照中国现阶段电价和电抗器制造价格,进行综合计算分析,选择合理的总损耗值适用范围,供工程设计时选用。
4)中国电网中运行的低抗有两种产品:干式空心和油浸铁心式。
从运行情况看,油浸铁心式事故相对少一些。
干式空心电抗器运行几年后,由于污秽引起电抗器表面龟裂,出现树枝状放电,内部出现匝间短路,空心电抗器烧坏事故在东北、华北、华东、中南、西南地区均有发生。
1996年原电力部国调中心转发的电力电容器标委会调查文件“关于并联电容器运行情况通报”,专门提到电抗器的选型问题,认为选油抗或是选干抗值得探讨。
1994年东北地区提出,66 kV暂不采用干式空心电抗器。
针对这些事故,国内外厂家都对自己的产品进行了改进:加装防护顶帽、加强匝间绝缘、提高绝缘等级、均衡磁路,以及表面使用特殊RTV涂料等。
与此同时,运行单位加强维护,定期冲洗表面污秽。
制造厂家正在研究对运行中的空心电抗器进行温升监测,防止过热事故发生。
5)干式空心电抗器,线性好、不饱和、无油、噪音低,这些优点使其在电网中应用较普遍。
但是,空心电抗器四周存在着强磁场,电抗器表面出现的爬电现象与此有关,电压愈高、影响愈大。
处于电抗器四周磁场中的金属部件,会产生涡流,将造成金属部件发热,轻者造成电解损耗,重者即酿成事故。
所以,要规定一个防磁范围,在此范围之内,不能使用铁磁性金属部件,因此,电抗器下面的支撑件和支柱绝缘子的金属部件,要采用无磁性金属材料。
为了减少涡流,设备安装上也要作些特殊要求,如:电抗器连接到其他设备的导线,采用铝母线时,要立式安装,不宜平放,所有组件的连接螺栓,均采用不锈钢材料。
空心电抗器低式布置落地安装时,为保证人员安全,须在其四周设备围栏,如果设置的是金属围栏,则应满足防磁范围要求。
即使这样金属围栏中仍有涡流产生,而且数值很大。
东北地区有人作过测量,用钳形电流表在围栏的铁丝网上测感应电流,10 kV 并联电抗器达到60 A,66 kV并联电抗器则高达140 A。
有的工程已注意到这个问题,用塑料围栏取代金属围栏。
空心电抗器的混凝土基础中一般不加钢筋,如有钢筋,则钢筋接点要采用绝缘材料隔离,使之不能形成闭合回路。
如果空心电抗器采用高式布置、支撑安装,其支柱不能采用钢筋混凝土圆杆,须用特殊材料的支柱或混凝土平台。
华东地区进口的空心电抗器,厂家配套供货玻璃钢支柱。
空心电抗器下方的地网,工程中的作法是:地网开环,交叉点隔离,或者除掉下方局部地网。
由此可见,由于空心电抗器的自身特点、工程中安装设计花样很多,这些作法需要给予总结,纳入设计标准供大家共同遵循。
6)35 kV空心电抗器,当采用双星形接线时,可以装设中性点不平衡保护,防止线圈匝间故障。
但是,每一个单相电抗器,都要并联绕制两个线圈,对两个线圈的制造精度要求很高,有的产品就增加一个调平衡的附加线圈,反而使结构复杂化。
运行情况表明,双星形接线的电抗器,仍然有短路烧坏事故发生。
究其原因,匝间绝缘击穿事故是制造质量有问题,因为,电抗器运行对匝间承受的电压是较低的,仅几百伏,而匝间绝缘的试验电压为3 kV,正常情况,通过试验的产品,应该在运行中不出问题。
采用单星形接线,对空心电抗器的制造和安装布置都比较简单,近期很多工程在采用单星形接线,把线圈绝缘等级由B级提高到F级,这个问题需根据工程实践作进一步总结。
7)低抗回路设备配置和连接,工程中有多种形式:断路器有的接母线侧,有的接中性点侧;抑制操作过电压的金属氧化物避雷器,有的装设,有的又没有装设;电抗器被切除时断路器有截流现象,电抗器储存的能量,在通过电抗器入口等值电容泄放时,会因L-C回路效应而产生振荡,电抗器端部将产生过电压,由于不同型式的断路器开断性能有区别,产生的过电压不一样。
如真空断路器的操作过电压高,SF6断路器的操作过电压低。
所以,工程中凡采用真空断路器的均装设了避雷器,而采用SF6断路器的多数未装设避雷器。
SF6断路器开断短路电流的能力强,通常装在母线侧,真空断路器开断能力低,一般装在中性点侧或装在具有限流能力的电抗器后,当然,限流电抗器的电抗值应计入回路的总电抗值中。
8)其他相关问题①高抗中性点小电抗,产品型式绝大多数为油抗,但也有例外,个别的用了空心电抗器。
小电抗的额定电流值,绝大多数采用30 A,但也有采用20 A的,其对应的额定短时最大电流为300 A和200 A。
小电抗的阻抗抽头多数用5%,少数用10%。
②35 kV并联电抗器回路的电流互感器设置有用两相的,也有用三相的,从继电保护的灵敏度看,两相式低于三相式,但两相式同样可以满足要求,减少了设备,节省了投资,特别是对油浸式铁心电抗器,用的是套管电流互感器,如三相都装电流互感器,制造困难。
③高抗中性点绝缘水平和中性点避雷器额定电压,以前采用180 kV或170 kV,现在已降到了110 kV甚至还可以降到72.5 kV,这对设备制造有好处,同时可以降低设备费用。
总之,并联电抗器的应用问题可以归结为两个方面:一是设备在运行中出现的各种故障和事故,应由生产制造部门研究解决;二是工程安装设计问题,应通过总结实践经验以及科研标准化工作来解决。