高壓真空開關(guān)電容器柜的研制及應(yīng)用知識

一、當(dāng)前農(nóng)村35千伏站無動補(bǔ)償存在的幾個問題

　　1.早期農(nóng)網(wǎng)35千伏站無功補(bǔ)償容量過大。以石家莊地區(qū)農(nóng)網(wǎng)為例，80年前，14個站共裝電容器26000千乏，每千伏安補(bǔ)償度達(dá)0.324千乏;到83年，平均補(bǔ)償度仍高于0.3千乏。有個別站無功補(bǔ)償度在0.5千乏以上(見表一)。則在當(dāng)時系統(tǒng)電壓質(zhì)量低劣，系統(tǒng)和用戶無功補(bǔ)償容量不足情況下，對改善農(nóng)網(wǎng)電壓質(zhì)量和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到了積極作用。但隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，110千伏站逐漸深入農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷中心，系統(tǒng)和用戶的無功補(bǔ)償容量不斷增加，農(nóng)網(wǎng)各級電壓質(zhì)量有了改善，加上農(nóng)村35千伏站不斷增多，每站供電負(fù)荷相應(yīng)減少的情況下，這樣過大的補(bǔ)償容量反而造成電容器組投運(yùn)率低，過補(bǔ)償狀況嚴(yán)重，電壓升值偏高，經(jīng)濟(jì)效益不顯著等問題。

　　2.農(nóng)網(wǎng)35千伏站電容器有站率低。早期規(guī)劃和設(shè)計農(nóng)村35千伏站時很少考慮無功補(bǔ)償裝置的投資問題，幾年來雖然進(jìn)行了“還債”工作，直至83年，全區(qū)農(nóng)網(wǎng)電容器有站率仍只占45%。

　　3.對原有35千伏站加裝電容器組有各種困難。要根據(jù)各變電站實(shí)際情況，從土建、電氣設(shè)計開始到施工安裝投運(yùn)，周期長(一般要半年～1年時間)，相對工作量大，投資高，見效慢。個別站連建電容器室的地方也沒有。

　　4.新建35千伏站，因征地困難，電容器組單位造價高。加上無功補(bǔ)償具有一定獨(dú)立性，往往不能做到“三同時”(即和變電站同時設(shè)計，同時施工，同時投運(yùn))。

　　上述問題的存在，影響了無功補(bǔ)償“全面規(guī)劃，合理布局，分散安裝，就地平衡”方針的貫徹;影響了農(nóng)網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)慕ㄔO(shè)速度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，必須從生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用著手，利用新技術(shù)，研制新設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置成套化、現(xiàn)代化和標(biāo)準(zhǔn)化。81年開始，我們對國內(nèi)外電容器制造業(yè)及配套設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)和可行性進(jìn)行了調(diào)查和探討。在確定了農(nóng)村35千伏站無功合理補(bǔ)償容量的基礎(chǔ)上.設(shè)計了“高壓真空開關(guān)電容器柜”。

　　二、“高壓真空開關(guān)電容器柜”的研制

　　1.“高壓真空開關(guān)電容器柜””內(nèi)安裝補(bǔ)償容量的確定。《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：“對于35千伏變電站中電容器裝置的總?cè)萘堪凑諢o功功率就地平衡的原則，可按主變?nèi)萘康?0～30%考慮。”《關(guān)于我國農(nóng)村電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊庖姟芬晃闹刑岢觯骸?5千伏站無功補(bǔ)償容易一般按主變?nèi)萘康?5～30%考慮”。這種大容量集中補(bǔ)償方式，從目前農(nóng)村電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況來看弊多利少。石家莊地區(qū)農(nóng)村35千伏站44座，主變81臺。其中SJ-1800、SJ-3200、SLZ7-3150三種型號占總主變臺數(shù)的73%。主變的組合方式一般為2×1800千伏安、2×3200千伏安、2×3150千伏安、1800千伏安+3200千伏安四種情況。主變負(fù)載率B值一般情況下為0.4，農(nóng)電高峰季節(jié)為0.7，以主變?nèi)萘?×1800千伏安為例。

　　本著就地就近補(bǔ)償原則，農(nóng)村35千伏站無功補(bǔ)償安裝容量以補(bǔ)償主變本身無功消耗和配電線路前段無功負(fù)荷(指前段配變空載無功消耗)即可，因?yàn)榕潆娋€路后段和供電用戶已有一定容量的無功補(bǔ)償設(shè)備。一般情況下，35千伏站的配變?nèi)萘繛橹髯內(nèi)萘康?.5倍左右。配電線路前段的配變?nèi)萘靠砂纯偱渥內(nèi)萘康?/3考慮。配變空載電流百分?jǐn)?shù)取平均值為6%。前段配電線路上的無功損消可略去。則各種主變?nèi)萘康?5千伏站其配電線路前段無功消耗見表三。

從表二和表三計算統(tǒng)計結(jié)果證明：農(nóng)村35千伏站無功補(bǔ)償容量按主變?nèi)萘康?0～15%考慮較理想。

　　為此，我們確定“高壓真空開關(guān)電容器柜”容量規(guī)格為600千乏。

　　2.“高壓真空開關(guān)電容器柜”設(shè)計要點(diǎn)。

　　①不建電容器室，不另占耕地。②采用新型大容量電容器。③利用 GG-1A型高壓開關(guān)柜的通用性，將電容器及所有配套設(shè)備裝在一個開關(guān)柜內(nèi)。④必須具備在高壓配電室內(nèi)安全運(yùn)行條件和頻繁投切的特性。⑤結(jié)構(gòu)緊湊合理，保護(hù)簡單可靠，安裝方便。電氣一次接線如圖一所示。

　　3.“高壓真空開關(guān)電容器柜”的結(jié)構(gòu)。

　　GG-1A(EB)型外型尺寸和安裝尺寸與GG-1A型完全一樣，其結(jié)構(gòu)如圖二。

　　柜內(nèi)用鋼板隔成上下兩部。上部為真空開關(guān)室，裝有真空開關(guān)、放電PT等。下部為電容器室，裝有電容器和氧化鋅避雷器.隔板上安裝電流互感器等。母線隔離開關(guān)與真空開關(guān)空間有隔板。母線經(jīng)隔離開關(guān)與斷路器相連，斷路器出線接放電PT和電流互感器。氧化鋅避雷器與電容器組進(jìn)線連在一起。

　　電容器組為星形接線，中性點(diǎn)不接地。電容器組采用過電壓、過電流和失壓脫扣保護(hù)。

　　三、測試結(jié)果

　　1982年 5月“高壓真空開關(guān)電容器柜”研制成功后，在欒城縣城關(guān)35千伏站技網(wǎng)運(yùn)行。連續(xù)運(yùn)行半年后，由河北省電研所對新型裝置進(jìn)行了全面測試和檢查，并在系統(tǒng)上進(jìn)行了105相次分、合閘試驗(yàn)，測得：

　　在合閘過程中，電容器組涌流情數(shù)最高為7.3倍，振蕩頻率450HZ。

　　合閘時，母線側(cè)過電壓最高為1.6倍，電容器測最高為1.7倍。

　　真空開關(guān)斷開電容器電流過程中無重燃，電容器測分閘過電壓最高值為1.4倍。

　　真空開關(guān)的合閘固有時間為0.05～0.06秒，分閘固有時間為0.04～0.05秒。

　　氧化鋅避雷器在分、合閘過程中沒有動作。

　　試驗(yàn)結(jié)論：

　　1.“高壓真空開關(guān)電容器柜”的真空開關(guān)動作可靠，能滿足切合電容器組的要求。補(bǔ)償回路中雖然沒有串聯(lián)電抗器，其合閘時的涌流最大值約7倍左右，遠(yuǎn)低于電容器的允許值。

　　2.該裝置中的電力電容器雙極對地局部放電測量結(jié)果：在2.15倍額定電壓下無局部放電現(xiàn)象。

　　3.該裝置中的真空開關(guān)無重燃現(xiàn)象，切斷電容器時的過電壓倍數(shù)不高，氧化鋅避雷器未動作。

　　4.該裝置中的電容器采用苯甲基硅油浸漬劑，具有不易燃性，適合安裝在配電室內(nèi)運(yùn)行。

　　5.該裝置中電容器臺數(shù)少，并采用真空開關(guān)和氧化鋅避雷器，具有運(yùn)行可靠，維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。

　　1983年N月，“高壓真空開關(guān)電容器柜”通過省級技術(shù)鑒定，并被列為華北電力系統(tǒng)推廣應(yīng)用項目。新型裝置掛網(wǎng)4年，運(yùn)行正常，性能良好。

　　四、經(jīng)濟(jì)效益

　　“高壓真空開關(guān)電容器柜”推廣應(yīng)用以來，全省農(nóng)網(wǎng)35千伏站已安裝150余套，普遍反映新型裝置補(bǔ)償量合理，安裝簡便，運(yùn)行可靠，很受農(nóng)電部門歡迎。以石家莊地區(qū)農(nóng)網(wǎng)為例，在85年6月至86年6月的一年時間里，有21座35千伏站安裝投運(yùn)了22套“高壓真空開關(guān)電容器柜”，總裝容量達(dá)13200千乏。電容器有站率由85年6月的45%提高到89%。安裝容量、安裝站數(shù)、安裝速度都創(chuàng)造了歷史最好水平。

　　新型裝置年平均降損節(jié)電量14萬度。新型裝置與原電容器組(同類容量)安裝方法比較(包括征用土地，建電容器室，埋設(shè)高壓電纜)和考慮提前投運(yùn)的經(jīng)濟(jì)效益，每套裝置節(jié)約資金1萬元以上(見表四)。

　　新型裝置的研制成功和推廣應(yīng)用實(shí)踐，為加快農(nóng)網(wǎng)35千伏站無功補(bǔ)償建設(shè)速度和農(nóng)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

　　五、結(jié)構(gòu)和意見

　　l.“高壓真空開關(guān)電容器柜”設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡便速度快，運(yùn)行可靠造價低，值得推廣應(yīng)用。

　　1. 新型裝置具有良好的通用性。對交流操作的變電站可配備一個小容量的三相橋式整流器，安裝在柜子后側(cè)。接線原理可參照圖三。

　　3.主變?nèi)萘繛?500～10000千伏安的35千伏變電站，柜內(nèi)可改用 3×334千乏電容器(有位置)。

　　4.新型裝置所用的真空開關(guān)遮斷容量75～150兆伏安較適宜。