產品介紹

調壓調容型無功補償裝置ZRTBKV高壓調壓式無功補償成套裝置ZRTBKV

ZRTBKV型調壓式無功自動補償裝置方案
1.概述
中容電力補償設備有限公司是專門從事電壓質量、無功補償和諧波治理的專業公司，公司致力于提高電力系統供電的電能質量，保證供電系統及用電設備的安全、正常、穩定的運行，減少輸變電系統的損耗，達到節能降耗的目的。
2．傳統的無功補償裝置
通常由斷路器（QF）、電抗器（L）、電容器（C）、放電線圈（TV）等元件構成。其接線原理圖如下：
a、系統母線電壓恒定，要改變無功補償的容量，只能通過投入一組或幾組電容器組，即改變接入系統的電容值。國內目前的變電站無功補償設備通常采用手動方式投切電容器，一般是一段母線投一組電容器，而且，電容器的容量都較大，當電容器的補償容量大于變電站的無功缺額時，投入電容器就會出現過補，而不投又會欠補。
傳統補償設備存在主要問題：
l       單組補償容量大，無功補償不細。
l       經常出現過補與欠補，經常處于設備閑置狀態，設備利用率低，無功補償效果不理想，浪費投資。
l       在投切電容器組時，存在較大的涌流及操作過電壓，容易造成開關和電容器的損壞。
為了克服上述弊端，部分變電站雖然采用了自動裝置來投切電容器，但用于投切的開關，通常是真空斷路器，其缺點是不適于頻繁操作，不能經常投切電容器組，無法滿足精細補償的要求。
b、分組自動投切無功補償裝置
后來人們為了滿足多級補償的要求，其產品為分組自動投切無功補償裝置，通常的做法是把一個較大容量電容器組拆分為多個小容量的電容器組，投切開關選用真空接觸器，一般接觸器的電氣壽命可達10萬次，可滿足頻繁操作的需要。
存在缺點：
l       拆分的組數越多，需要的真空接觸器、電抗器、放電線圈越多，造價高、占地面積大，所以，一般在設計時，最多拆分成四組，而且電抗器多為干式鐵心電抗器，只能戶內布置。
l       這種補償方式，只是在一定程度上細化了補償容量，還是通過開關的動作來改變接入系統的電容值，不能較好解決無功精細補償問題。
其基本接線原理圖如下：
上述兩種無功補償裝置，不管是靠斷路器投切大電容器組，還是靠接觸器分組投切小電容器組，都是通過開關的分合來改變接入系統的電容值，該類裝置必然存在投切涌流大和操作過電壓等問題，裝置可靠性低，特別是開關和電容器等部件故障率高。還存在無功過補與無功欠補問題。
 
3．無功欠補和無功過補的具體危害如下：

a無功欠補對電網的影響

（1）降低電網電壓
當變電所負荷比較重時，無功缺額勢必過大，出現欠補償的情況，引起母線電壓降低。母線電壓降低，會造成下一級變電站壓降過大，損耗過多，有些設備儀器沒辦法啟動。
（2）增加有功損耗
欠補償所引起的有功損耗：
①線路的損耗：
根據線路電阻率的特性，電流流過導線必然引起一定量的有功損耗，欠補量過大，有功損耗越大。
（3）降低功率因數
供電部門為了電網的優化穩定，能夠多創效益，盡量提高線路的功率因數，多輸送有功功率。因此欠補償所帶來的這一不好現象是與電網公司的初衷相違背的。

b無功過補對電網的影響

（1）抬高電網電壓
當變電所處于低谷負載時，電容器的補償容量勢必過大，出現過補償的情況，引起母線電壓升高。電壓升高，不僅威脅線路和設備的安全，也威脅電容器自身的安全。我國電容器產品標準規定電容器的最高運行電壓不得超過其額定運行電壓的1.1倍，電壓超過時電容器就必須退出運行，否則將因過電流而發熱升溫，縮短其使用壽命甚至立即燒毀。
（2）增加有功損耗 
過補償從三個方面增大了有功損耗：
① 無功倒送的損耗：
無功功率向電源方向倒送，和順送時一樣造成線路損耗和變壓器損耗增加，倒送的無功越多，線路損耗和變壓器損耗就越大，變壓器的利用率就越低。
② 變壓器損耗
③ 多余的電容器ΔC的有功損耗：
   電容器的有功損耗，主要是介質損耗，它占電容器有功損耗的98%以上
（3）降低功率因數
過補償的越多，功率因數越低。
無論欠補或過補，都會增加電力系統設備損耗。
為了更好解決上述問題，我司研制了ZRTBKV系列變電站無功補償裝置。

ZRTBKV工作原理及特點

1、工作原理
根據電工學原理，電容器組的輸出無功與電容器組的電容值成正比，與電容器組的端電壓的平方成正比，即Q=wCU²。
我公司新推出的ZRTBBKV型調壓式無功變電站無功自動補償裝置，對無功的補償原理則是就是根據電容器組的輸出無功與電容器組的端電壓的平方成正比研制而成。其基本接線原理圖如下：
 

TV

C

L

QF

系統母線

T

 
該裝置由斷路器（QF）、自耦調壓器（T）、電抗器（L）、電容器（C）、放電線圈（TV）組成。自耦調壓器串聯在斷路器和電容器組中間，用來調節電容器組兩端的電壓，由于電容器組的電容值恒定，電容器組輸出的無功功率隨施加的電壓不同而不同。假設電容器組的補償容量為Q_CN（Q_CN為電容器組的額定容量），調壓器的電壓調節范圍為0.6U_CN～U_CN（U_CN為電容器組的額定電壓），調壓器檔位為9檔，電容器組的輸出容量為 。假設每檔調節電壓相等（0.05U_CN），則各檔對應的電容器組輸出容量為：

檔位	1	2	3	4	5	6	7	8	9
端電壓 （UC）	0.6UCN	0.65UCN	0.7UCN	0.75UCN	0.8UCN	0.85UCN	0.9UCN	0.95UCN	UCN
輸出容量（QC）	0.36QCN	0.42 QCN	0.49QCN	0.56 QCN	0.64QCN	0.72 QCN	0.81QCN	0.90 QCN	QCN

 
2、該裝置具有如下特點：
1）              無功補償級數多，補償精細，電容器組利用率高。假設變電站每段母線各安裝一套該裝置，在變電站分列運行時，可分9級進行補償；在并列運行時，可分18級進行補償。這對于傳統的無功補償裝置幾乎是不可能實現的。
2）              采用自耦式有載調壓器，無功補償調節過程電容器組不斷電，調壓器每檔之間只有幾百伏，調節過程無過電壓和涌流問題。
3）              電容器長期工作在額定電壓之下，流過電容器的電流也小于額定電流，且無涌流和過電壓沖擊，使電容器壽命長，成套裝置可靠性高。
4）              如果變電站供電負荷的諧波電流很小，還可以去掉電抗器，調壓器自身的漏抗可以抑制成套裝置在斷路器投入時的合閘涌流。
5）              元件數少，電抗器可采用干式空芯電抗器（戶外放置），也可采用干式鐵芯電抗器（戶內放置）。
6）              適合老站改造。用于老站改造時，該裝置只是在傳統無功補償裝置的斷路器和電容器組之間串聯了一套調壓器，所以原有斷路器、電抗器、電容器、放電線圈等都可以繼續使用。
7）             非常適合高電壓等級（6kV、10kV、35kV）下的分級無功補償。35kV可頻繁操作的開關價格高、體積大，用該裝置可避免這些問題。

3設備選型

中容電力補償設備有限公司的ZRTBBKV自動無功補償裝置可以解決以上問題，該無功自動補償裝置采用9級補償無功，補償級數多，補償精細，電容器組利用率高，而且無涌流、操作過電壓等問題。
ZRTBBKV的調壓器輸出電壓在（1-0.6）Ucn范圍內變化，則ZRTBBKV調壓器+固定電容器組向電網補償的無功功率在（1-0.36）Qcn之間變化，補償級數多，更加精細，ZRTBBKV是變電站補償較優的方法。
例如：在10kV母線上采用一套ZRTBBKV調壓式調無功變電站無功自動補償裝置，選用的ZRTBBKV調壓式調無功變電站無功自動補償裝置的設備型號相應為：ZRTBBKV-3000/10.5。
ZRTBBKV無功補償設備的分接開關采用9檔調節，無功自動補償設備對10kV母線分9級補償無功功率，則9級無功功率補償變化表具體見下表：
設備9級無功功率補償變化表

U（k V）	10.5	10		9.5		9		8.5		8		7.5		7		6.5
檔位	9	8		7		6		5		4		3		2		1
Qc(kvar)	3000	2700		2430		2160		1920		1680		1470		1260		1080
極差(kvar)	300		270		270		240		240		210		210		180

 

3.1.4 經濟效益分析

安裝調壓式無功自動補償裝置后產生的經濟效益主要體現在以下幾個方面：
第一：穩定系統電壓，減少主變分接頭動作頻率。
調壓式無功自動補償裝置設計原則是先考慮電壓的合格，后考慮無功的合格，在調節之前，將主變分接頭保持在合適位置，即將電壓基準設定在適當的合格范圍內，當負荷增加導致電壓低于合格標準時，自動逐級增大無功量輸出，抬高母線電壓到合格范圍；當負荷減小母線電壓高于合格標準時，減小無功輸出量將母線電壓降低到合格范圍；當電壓處于合格范圍內時，根據無功缺額滿足功率因數要求。
第二：延長系統及用戶設備使用壽命，保持電容器較高的使用率。
調壓式無功自動補償裝置的控制原理是把一組大容量無功補償電容器并接在一臺可有載調壓的自藕變壓器的輸出側，自藕變壓器的一次側接在電容開關柜的下方，通過對變壓器9個檔位的調節，改變電容器上的電壓，從而改變無功量。由于電容切換是通過有載調壓方式，電容器在1-9檔之間不會出現斷電的過程，電壓調節過程中通過過渡電阻實現過渡，電壓切換時電容器不脫開網絡，不存在由于電源相位形成的電壓疊加問題，調節過程中不會對補償系統和電網及其他電器產生沖擊。并且電容大部分時間工作在較低電壓，可以保證電容器安全，大大延長其使用壽命。
調壓分接開關，機械壽命長，切換動作速度快，滿足頻繁快速投切要求。調壓裝置在高壓無功補償自動控制裝置的控制下根據系統感性無功的變化，動態調節電容器兩端的電壓，通過特種調壓變壓器實現動態無功的饋送。由計算機構成的高壓無功補償自動控制裝置，通過實時采集電網的電壓、電流、功率因數，分析負荷的變化趨勢、系統無功功率、系統諧波含量、電壓波動情況等，利用模糊控制技術調節有載分接開關，實現動態優化補償，并達到無功補償容量隨系統負荷無功容量的變化自動跟蹤的目的。
第三：實現變電站的無人值守，節約人力資源。
調壓式無功自動補償裝置采用全自動控制，設備投切、容量變換完全由控制器自動控制，不需要再通過人為的投切電容器控制。調壓式無功自動補償裝置在節約人力資源上主要體現在一下三點：
一、它能更好地適應工業對電能質量的要求。現代工業，尤其是高新技術產業，對電能的電壓水平、頻率、紋波系數、供電連續性等指標都有較高的要求,而傳統的操作方法則有著信息加工量大、信息反饋慢等缺點，調壓式無功自動補償裝置能夠通過變電站的通訊系統將設備各種參數及時、準確的上傳至調度或相關部門。裝置采用自動控制，控制器可根據實際負荷情況判斷無功需求并對產生的無功功率做出調整，調度或相關部門亦可根據實際情況調整設備產生的無功功率。因此，在變電站中引入工業自動化，采用自動補償裝置是科學的選擇。
二、是電力企業安全運行的要求，統計表明電力行業的事故中，由人為因素造成的事故占有一定的比重，實踐證明人容易受環境、情緒、疾病等諸多因素影響，因此本身就是一個不可靠因素，使用自動裝置也可以提高運行的安全性、可靠性。
三、從經濟效益的角度看，當采用自動化程度高的設備時，就可以大大提高設備的使用率，有效的減少人工費用。
第四：補償較為精細，降低系統損耗。
①線路的損耗減少：
線損和電流的平方成正比，輸電線上的電流越大，線損就越大，如果我們在不改變電網輸送能力的前提下，提高電網的功率因數，就能夠有效的減小輸電線上的電流大小，也就能有效減小線損。如果安裝調壓式無功自動補償裝置則可以使得輸電線上的電流從減少到，那么線損減少量為：
由于無功補償后帶來的電壓變化在此忽略不計。
② 變壓器損耗減少：
無功電流流過變壓器時，由于變壓器自身的阻抗特性會產生有功損耗。同樣投入使用SVQR設備后，可實現無功的就地補償，流過變壓器的電流減少，變壓器的損耗也相應減少。

產品使用環境   

◆海拔高度：≤2000m；
◆環境溫度： 最高氣溫+45℃，最低氣溫-25℃；
◆傾斜度：≤3⁰；
◆風速：不超過35m/s；
◆抗震水平：地震水平加速度為0.4m/S²，垂直加速度0.2m/ S²；
◆周圍環境：無明顯污穢和火災及爆炸危險。

ZRTBBKV成套裝置主要技術參數

◆ 額定電壓：10.5kV
◆ 額定容量：3000kvar
◆ 額定頻率：50Hz
◆ 無功功率調整范圍：36%～100%額定容量
◆ 控制方式：自動、手動
◆ 保護：過流保護、過壓保護、欠壓保護、不平衡保護、油溫報警
◆ 安裝方式：戶內（調壓器戶外安裝）
◆ 涌流：裝置投入時涌流小于20倍電容器額定電流，在正常無功調節時，涌流小于2倍電容器額定電流

ZRTBBKV成套裝置主要功能

1.控制功能

◆ 裝置能夠根據事先設定的判據自動跟蹤電網無功和電壓情況，依據無功補償容量的原則，自動調節調壓器的檔位，改變輸出無功，使功率因數能穩定在定值設定范圍內，并能防止調節振蕩。
◆ 控制器采用大屏幕液晶顯示器，中文顯示，菜單式選擇，六按鍵操作，使用簡單，操作人員無需培訓。

2.顯示功能

◆ 控制器上有工作電源指示燈，能夠顯示主變高壓側的電壓、電流、無功功率、功率因數、有功功率和主變的低壓側電壓；
◆控制器可以顯示調壓器的分接開關檔位；
◆可以顯示主變以及母線的各種運行狀態，相應斷路器的通斷狀態。

.3.報警、保護及閉鎖功能

◆ 過壓保護：系統電壓高于標稱電壓的120%，斷路器分，裝置自動退出；
◆ 欠壓保護：系統電壓低于標稱電壓的80%，斷路器分，裝置自動退出；
◆ 過流保護：當調壓器輸入端電流大于過流整定值并保持事先設置的延時以上，
斷路器分，裝置自動退出；
◆ 不平衡保護：當電容器組不平衡運行時，零序電流互感器的二次側電流大于
整定值并保持事先設置的延時以上，斷路器分，裝置自動退出；
◆ 油溫報警：當油溫超過固定值時，發出報警信號；
◆ 重瓦斯保護：當重瓦斯繼電器動作后，斷路器分，裝置自動退出；
◆ 控制裝置自檢異常閉鎖所有操作指令，發出報警信號。

4.手動操作功能

◆ 控制裝置具有對控制對象進行手動和自動控制操作功能，自動和手動操作互為閉鎖

.5.遠方通訊功能

◆ 控制裝置提供標準的串行通信端口和101通訊協議，由后臺綜自廠家負責解析上傳信號量。

主要部件參數

.1.控制屏

◆ 工作電源：AC/DC 220V
◆ 模擬量輸入：電壓：AC100×（60%～120%）V
               電流：5×（10%～120%）A
◆   測量精度：電壓：0.5級
             電流：0.5級
             無功功率：1級
             功率因數：1級
◆   開關量輸入：21開關量輸入
◆   開關量輸出：12繼電器輸出，觸點容量220V/5A
◆   抗干擾等級：3級，符合GB/T17626.12-1998的要求
◆   最大功耗：≤30W
◆   工作溫度：-5℃～+45℃（控制屏放置在戶內）
◆   相對濕度：+45℃時，85%～90%

.2.調壓器

◆ 額定電壓：10.5  kV
◆ 額定容量： 3000 kVA
◆ 電壓調節范圍：60%～100%Ucn
◆ 檔位：9檔
◆ 連接組別：Ya0、三相三線星形接法
◆ 變壓器油牌號：25#
◆ 冷卻方式：ONAN
◆ 絕緣水平：LI75 AC 35 kV
◆ 調壓器采用全密封波紋油箱，有油溫指示，壓力釋放閥
◆ 開關電動操作接換一次時間：12s
◆ 開關過渡電阻切換時間：15～24ms
◆ 開關在額定容量下觸頭的電氣壽命：〉5萬次
◆ 開關機械壽命：〉50萬次
◆ 分接開關有油枕、吸濕器、在線濾油機