淺談集成式電力電容器無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用狀況

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：闡述了集成式電力電容器無功補(bǔ)償裝置的組成與應(yīng)用狀況．在與常規(guī)電力電容器對比的基礎(chǔ)上，分析了集成式電力電容器無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)特點(diǎn)。通過對集成式無功補(bǔ)償裝置原理結(jié)構(gòu)的分析，探討了對集成式無功補(bǔ)償裝置的分類，并提出了一些看法。

關(guān)鍵詞：集成式電力電容器；新一代智能變電站；無功補(bǔ)償

引言

電力電容器是電力系統(tǒng)并聯(lián)無功補(bǔ)償、諧波濾波的核心器件，是組成變電站的重要設(shè)備。目前應(yīng)用于變電站的常規(guī)電容器裝置是和配套設(shè)備用導(dǎo)線連接組成。因其占地面積大、維護(hù)頻繁、使用壽命短等原因．無法滿足新一代智能變電站的建設(shè)要求，新一代智能變電站建設(shè)過程中普遍采用集成式無功補(bǔ)償裝置替代常規(guī)電容器裝置㈣]。集成式無功補(bǔ)償裝置采用集合式電容器．集合式電容器于20世紀(jì)80年代中期開發(fā)．90年代逐步在電力系統(tǒng)中推廣應(yīng)用．目前應(yīng)用已非常廣泛，運(yùn)行靠，約占全部高壓并聯(lián)電容器的30％。集成式無功補(bǔ)償裝置是集合式電容器與串聯(lián)電抗器一體化的設(shè)備，具有補(bǔ)償效果好、功耗低、體積小、節(jié)約成本、使用靈活、維護(hù)方便、使用壽命長、可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)了新一代智能變電站對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>

1 集成式無功補(bǔ)償裝置的構(gòu)成

集成式無功補(bǔ)償裝置是由集合式高壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器、隔離接地開關(guān)、放電線圈、氧化鋅避雷器、成套柜體(含不銹鋼端子箱)、保護(hù)器件、溫控裝置及一、二次部分接線等設(shè)備組合而成的裝置。

集成式無功補(bǔ)償裝置的并聯(lián)電容器通過容性無功電流，串聯(lián)電抗器與電容器串聯(lián)，可投切涌流和諧波放大。氧化鋅避雷器主要用來限制電容器投切開關(guān)的過電壓。隔離接地開關(guān)主要作用是將電容器裝置與斷路器斷開。使其間有一明顯可看見的斷開點(diǎn)，同時(shí)在停電檢修時(shí)將電容器裝置接地。

2 集成式無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

新一代智能變電站示范工程一武漢未來城110 kV變電站位于武漢市東湖高新開發(fā)區(qū)，變電站主變壓器容量為2x50 MVA．無功補(bǔ)償采用集成式無功補(bǔ)償裝置，電容器容量按變壓器容量的16％配置。容量為1組3 Mvar+5 Mvar電容器。集成式無功補(bǔ)償裝置的平面布置如圖1所示。未來城110 kV變電站以110 kV典型設(shè)計(jì)1 10—C一5模塊方案為模板對無功補(bǔ)償裝置的布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[9]．原設(shè)計(jì)采用常規(guī)無功補(bǔ)償裝置的平面布置圖如圖2所示。

圖1 集成式無功補(bǔ)償裝置平面布置圖

圖2 常規(guī)無功補(bǔ)償成套裝置平面布置圖

從圖2可以看出，常規(guī)無功補(bǔ)償裝置的占地面積為49．6 m2，而選用的集成式無功補(bǔ)償裝置占地面積僅為25．324 m2，占地面積減少了近1／2，符合新一代智能變電站小型化、集成化的要求。

3集成式無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)勢

根據(jù)新一代智能變電站建設(shè)與運(yùn)行情況．與常規(guī)無功補(bǔ)償裝置相比．集成式無功補(bǔ)償裝置主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)造價(jià)降低，節(jié)約投資成本。集成式無功補(bǔ)償裝置生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等費(fèi)用大幅下降，生產(chǎn)工時(shí)、運(yùn)輸安裝費(fèi)用比傳統(tǒng)模式減少40％以上。

2)成套裝置安裝簡易、擴(kuò)容方便、維護(hù)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小(占地為散裝電容器成套產(chǎn)品的1／5、集合式電容器成套產(chǎn)品的113左右)。

3)方便成套布置設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品智能模塊化，接線形式較為簡易，大大提高了設(shè)計(jì)工作效率，且便于維護(hù)操作和溝通。

4)采用串聯(lián)電抗器與并聯(lián)電容器一體化設(shè)備，無功補(bǔ)償裝置減少了80％的連接線、60％的節(jié)點(diǎn)，降低了故障概率，減少了運(yùn)行維護(hù)量，延長了使用壽命。集成式無功補(bǔ)償裝置一次和二次布線均在廠內(nèi)完成。在使用現(xiàn)場快速組裝，維護(hù)簡單。設(shè)備全絕緣直接落地安裝，抗震性能好。現(xiàn)場定位后，接入電網(wǎng)即可運(yùn)行。常規(guī)電容器裝置與集成式電容器裝置的主要性能比較見表1。

表1 常規(guī)補(bǔ)償裝置與集成式補(bǔ)償裝置的比較

從表1中可以看出：集成式補(bǔ)償裝置安裝簡易，故障概率低，運(yùn)行維護(hù)量少，維護(hù)簡單，使用壽命長；而且成套裝置重量輕，本體帶儲油裝置，無需設(shè)置儲油坑，能有效節(jié)約土建投資成本。

4 集成式無功補(bǔ)償裝置的分類

集成式無功補(bǔ)償裝置的分類目前還沒統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，根據(jù)結(jié)構(gòu)上的不同，目前生產(chǎn)的集成式電容器主要有兩種類型：I型集成電容器和Ⅱ型集成電容器。

I型集成電容器裝置采用半封閉式結(jié)構(gòu)：采用模塊化設(shè)計(jì)，整套裝置分為兩個(gè)模塊，隔離開關(guān)、干式鐵心串聯(lián)電抗器、放置于箱變內(nèi)為1個(gè)模塊。集合式電容器、避雷器、放電線圈、電流互感器、圍欄放于箱變外為第2模塊。裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。I型集成電容的斷面示意如圖3所示。

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圖3  I型集成電容器的斷面示例圖

Ⅱ型集成電容的斷面示意如圖4所示．裝置采用全密封緊湊型結(jié)構(gòu)，絕緣油與空氣*隔離．不需要內(nèi)部維修及更換絕緣油。更不需進(jìn)行定期油試驗(yàn)，整體一體化結(jié)構(gòu)，無外露走線，大大降低故障幾率。占地僅為常規(guī)裝置的1/3左右，節(jié)約了土地資源。Ⅱ型集成式無功補(bǔ)償裝置的占地面積比I型占地面積更小。所述的I型與Ⅱ型集成式電容器裝置尺寸對比見表2。

圖4  II型集成電容器的斷面示例圖

表2  I型和II型集成電容器成套裝置對比表

從表2中可以看出：3 Mvar的Ⅱ型集成式電容器成套裝置占地面積為I型集成式電容器成套裝置的34％，5 Mvar的Ⅱ型集成式電容器成套裝置占地面積為I型集成式電容器成套裝置的35．9％。且Ⅱ型集成式電容器成套裝置不需要裝設(shè)圍欄。如果新一代智能變電站設(shè)計(jì)中采用Ⅱ型集成式電容器成套裝置，能更有效地節(jié)省占地面積，為變電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供必要的技術(shù)支持。將成為集成式無功補(bǔ)償裝置發(fā)展的一個(gè)趨勢。

5 安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

5.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺共補(bǔ)或一臺分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動無功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過零投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。

5.2產(chǎn)品選型

5.3產(chǎn)品實(shí)物展示

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補(bǔ)償裝置智能電容方案

6 結(jié)束語

集成式電力電容器成套裝置選用串聯(lián)電抗器與并聯(lián)電容器一體化的集成式電容器，可實(shí)現(xiàn)緊湊型布置，節(jié)約土地資源，縮短建設(shè)周期，減少運(yùn)行維護(hù)量，降低故障概率，延長使用壽命，適應(yīng)新一代智能變電站的發(fā)展趨勢，符合現(xiàn)代智能電網(wǎng)建設(shè)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 房金蘭．我國電力電容器技術(shù)的發(fā)展[J]．電力電容器與無功補(bǔ)償，2010，31(1)：l-4．

[2]瞿緒龍，王恒，陳穎.簡析集成式無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)特點(diǎn)．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2019.11版．