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感性无功补偿的技术问题(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/7/6 10:19:30   

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,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5 070MVA,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。

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。

来源:必成论文网
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