关于110kV变电站无功补偿的探讨.docx
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摘要：
我国科学技术的蓬勃发展，为电气自动化创造了有利的发展契机。
为了有效的减少电网中无功功率的流动，降低变压器以及线路在传输无功功率中引起的电能损耗，在变电站中使用并联电容器等无功功率补偿装置，是改善电能质量的有效措施之一，可有效的保障电网经济、安全、稳定地运行。
本文阐述了无功补偿的技术的含义，并对110kV变电站中典型的无功功率补偿装置进行了简要的分析。
关键词：
110kV变电站无功补偿
F407 A
一、无功补偿技术的概念
在供电系统中，无功补偿技术有助于电网功率因数的提升，在使用的过程中，无功补偿技术的应用可以帮助耗费得到相应的减少。
与此同时，对外部的供电环境也会起到一定的改善作用，而且还能使供电效能得到相应的提高，最终使变压器的电能消耗降低。
无功补偿在整个电力供电系统过程中与其相关设备的作用也是非常重要的。
如果选择到合适的补偿设备，耗电就会非常合理、科学，消耗的电能会得到相应的降低，同时提高电网的质量。
相反，如果挑选的补偿设备不合适，或者与供电网络的需求不符，就会带来很多不必要的麻烦与问题，使谐波增大，引起显著的电压起伏
二、无功补偿技术的特点
1、感性无功技术
利用电磁感应原理工作的电力装置在配电网中非常多，比方说发电机组的原理就是以电磁感应为依据进行工作，在强磁场中，交流电能主要由发电线圈切割磁感线而产生的，同时变压器和电磁之间进行相互感应，电压在这一过程中发生了相应的改变，甚至可以传输到相对较远的位置，
在这一传输过程中电力的损耗得到了一定的弥补。
电动机在电磁场中也会有电流注入，因为受到了力的影响电线圈没有运动现象，在强磁场的影响下会发生电动机与变压器的电与磁之间的转换，同时还会在此转换中慢慢形成一个变化极大的磁场。
电力机械装置在一个电磁周期之内具有相同的释放功率和吸入功率。
2、无功补偿技术的运用有助于稳定电力系统
在供电系统中，无功补偿技术实际上就是控制电压服务的一种技术，有了无功补偿技术的应用，可以通过发电机组将无功功率向配电网中输出，进而使电力系统处于一种运行正常的状态，最终使电力控制系统的服务技术保持在一种优良的状态中。
一旦哪个地方出现了问题，整个电力系统就会因为无功支持使其处于中断的状态中。
换一种方式来说就是，无功补偿技术在正常运行的时候其中的无功功率会有一部分被吸收掉，如果电力系统发生了问题，还可以保证电网可以正常安全的运行。
三、无功功率补偿装置设计应用
1、110kV变电站中装设并联电容器的优势
据统计数据所了解，在我国的电力系统中应用最为普遍的无功功率补偿装置就是并联电容器，电力系统的无功功率补偿装置中90%以上都是采用的并联电容器。
对110kV变电站而言，并联电容器的损耗低且效率高，安装调试比较简单且运行费用较低、运行维护比较简单，应用范围广可在配电系统中分散安装，也可在变电站中集中安装，对谐波的抵抗力强，可提高配电系统的容量，是变电站无功功率补偿设备中最为经济的设备。
2、并联电容器装置的分组方式 并联电容器装置主要有四种分组方式：
等差容量分组、等容量分组以及带有总断路器的等差容量分组、带总断路器的等容量分组。
其中等容量分组方式是运用比较普遍的分组方式。
而等差容量分组方式在断路器设计时要分别满足开断短路以及频繁切合并联电容器组两种要求。
由于这一分组方式的分组容量是呈等差级数的关系，因此并联电容器若采用不同的投切方式，就可以得到各种不同的容量组合。
带总断路器的等差容量与等容量的分组方式中，若其中任意一组并联电容器组，由于发生故障而被切除时，就会影响整个并联电容器组的运行。
3、并联电容器组的接线与接地方式
并联电容器组的每相内部接线方式。
这一接线方式又可分为先并联后串接与先串接后并联两种接线方式。
先并联后串接，当其中一台电容器出线击穿故障，由于故障电流大，能使外熔丝迅速熔断，而把故障电容器迅速切除，这时健全电容器电压将会升高，主要不超过允许值，电容器组可继续运行。
而采用先串接后并联，当一台电容器击穿时，因受到与之串联的健全电容器容抗的限制，故障电流比上述情况小，外熔丝不能迅速熔断，故障时间延长，与故障电容器串联的健全电容器因长期过电压而可能损坏。
在故障相同的情况下，先并后串接线方式，健全电容器上的电压升高较低，有利于安全运行，因此广泛应用实际工程中。
1、并联电容器组的中性点接地方式
采用星型接线方式的并联电容器组的接地方式可分为中性点不接地与接地两种。
中性点接地方式主要是通过电压互感器进行接地的。
2、并联电容器的保护方式
并联电容器组均应设置不平衡保护，不平衡保护应满足可靠性和灵敏度要求，保护方式根据电容器组接线方式分为四种，分别为：
1单星形电容器组，可采用开口三角电压保护2单星形电容器组，串联段数为两段及以上时，可采用相电压差动保护3单星形电容器组，每相能接成四个桥臂时，可采用桥式差动电流保护4双星形电容器组，可采用中性点不平衡电流保护。
其中：
开口三角电压保护是国内中小容量电容器组20Mvar及以下常用的一种保护方式，10kV电压等级中应用最多相电压差动保护在10kV
电压等级较少采用，主要应用于35kV电压等级，且容量不超过20Mvar桥式差动电流保护方式最先在东北地区的66kV电容器组上采用，目前大容量35kV电容器组也开始采用中性点不平衡电流保护在10kV和35kV两种电压等级都有应用。
3、并联电容器装置的保护方式
并联电容器装置的保护方式主要分为速度按保护、过电流保护、母线过电压保护、母线失压保护、瓦斯保护、接地保护、压力释放和温控保护等。
并联电容器装置应设置速断保护，保护应动作于跳闸。
速断保护的动作电流，按最小运行方式下，在电容器组端部引线发生两相短路时，保护的灵敏系数应符合继电保护要求速断保护的动作时限，应大于电容器组的合闸涌流时间。
并联电容器装置应装设过电流保护，保护应动作于跳闸。
过电流保护的动作电流值，应按大于电容器组的长期允许最大过电流整定。
并联电容器装置应装设母线过电压保护，保护应带时限动作于信号或跳闸。
并联电容器装置应装设母线失压保护，保护应带时限动作于跳闸。
并联电容器装置的油浸式串联电抗器，其容量为0.18MVA及以上时，宜装设瓦斯保护。
当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号当油箱内故障产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断路器跳闸。
干式串联电抗器，
宜根据具体条件设置保护。
电容器组的电容器外壳直接接地时，宜装设电容器组接地保护。
集合式电容器应装设压力释放和温控保护，压力释放动作于跳闸，温控动作于信号。
四、110kV无功补偿装置保护措施
1、使用静态继电器
当前，我国大多数110kV使用的是电磁型电压继电器，这种继电器返回数值较低，长时间使用可能会烧坏。
使用静态继电器的返回数值要求在0.90.95之间，这样即使是长时间使用，也可以确保较高的安全可靠性。
2、增加过电压继电器的启动开关
在继电器的启动回路中串入开关，帮助过电压继电器进行更好的连接。
当继电器启动时，过电压继电器的启动开关会自动断开，时间继电器就会停止运行，这样可以避免时间继电器因长时间带电运行而遭到损坏。
这种方法同样具有操作简单、投入较少的优点。
3、在电压回路中接入电压互感器
在电压回路中接入一种放电电压互感器，可以提高无功补偿装置的安全可靠性，解决电容投入率过低的问题。
改变过电压保护交流回路的方式，将母线电压分摊改接到放电电压互感器中，这样可以解决电容器失电时继电器仍带电的情况。
当开关的放电电压互感器与母线电压互感器的电压相同时，过电压处于保护动作，开关断开，放电电压的互感器就会失电。
这种方法从根本上解决了过电压继电器返回系数不高、电容器投入率低的问题。
此外，该方法还可以促使电路的高度集成，提高电压保护的就地化。
电容器的保护在很大程度上来自放电电压互感器，电容器的保护电压回路会因为故障而引起母线电压互感器电压回路发生故障。
随着110kV的自动化程度逐渐提高，各个电路模板之间的联系将会减少，安全可靠性也就随之提高。
交流回路介质放电电压互感器，有利110kV无功补偿装置过电压保护的集成化和就地化。
因此，这种方法值得推广。
4、加强电容器的绝缘程度
电容器的绝缘状态与110kV无功补偿工作息息相关，
加强电容器的绝缘程度，需要考虑110kV现场的运行情况和施工条件。
在满足条件的情况下，合理设计绝缘工作场，防止电容器在高场强环境下老化而导致绝缘程度降低。
电容器装置通常由几个电容器用串联或者并联的方式构成，电容器内部又由许多电容元器件构成。
因此，电容器的容量通常与110kV工作电压的平方成正比。
加强电容器的绝缘程度，确保110kV平稳运行。
电容器的保护工作包括调整不平衡的电流动作值，避免因强电流而导致故障的范围扩大。
五、结语
综上所述，随着人民生活水平的提高，对用电质量提出了越来越高的要求。
在供电工程实践中，110kV变电站采用什么样的补偿方式最优，还需要根据工程的实际情况进行技术、经济比较，并本着节约能源降低成本的原则来确定，以此提高变电站无功补偿装置过电保护的性能。
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