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無(wú)功補(bǔ)償裝置可靠性分析

時(shí)間:2017-05-15 10:01 來(lái)源:未知 作者:admin

文章摘要:時(shí)間:2015-04-10 09:28來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 作者:無(wú)功補(bǔ)償與諧波治 點(diǎn)擊: 100 次 從技術(shù)原理上講無(wú)功補(bǔ)償裝置是在電網(wǎng)中呈感性或容性的元件,由于目前我國(guó)中低壓電網(wǎng)以架空線路為主且基本上帶感性負(fù)載,所以系統(tǒng)所采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置多數(shù)呈容性,也就是說(shuō)它是由電容

時(shí)間:2015-04-10 09:28來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 作者:無(wú)功補(bǔ)償與諧波治 點(diǎn)擊: 100 次
  從技術(shù)原理上講無(wú)功補(bǔ)償裝置是在電網(wǎng)中呈感性或容性的元件,由于目前我國(guó)中低壓電網(wǎng)以架空線路為主且基本上帶感性負(fù)載,所以系統(tǒng)所采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置多數(shù)呈容性,也就是說(shuō)它是由電容器和相應(yīng)的附屬設(shè)施組成的。
  由于負(fù)荷多數(shù)集中在配電網(wǎng)絡(luò),所以多年來(lái)用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M基本上安裝在電網(wǎng)的中壓側(cè)和低壓側(cè),包括35kV、10kV和0.4kV幾個(gè)電壓等級(jí)。從運(yùn)行需要上說(shuō),無(wú)功補(bǔ)償裝置由電容器組、投切元件、檢測(cè)及保護(hù)元件組成。
  早在20世紀(jì)70年代,徐州地區(qū)就要求用戶就地安裝400V低壓補(bǔ)償裝置,并在變電站安裝了10kV的電容器補(bǔ)償裝置。當(dāng)時(shí)的低壓無(wú)功補(bǔ)償裝 置自動(dòng)化程度較低,多數(shù)電容器組是通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)由人工進(jìn)行投切的,保護(hù)措施簡(jiǎn)單粗糙,當(dāng)電容器組出現(xiàn)整組故障時(shí)才能由空氣開(kāi)關(guān)的熱偶元件啟動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)跳 閘,切除故障。低壓電容器的質(zhì)量也不夠可靠,密封措施不良,經(jīng)常有電解液泄漏的現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)在變電站安裝的10kV電容器組是由單臺(tái)電容器組合而成的, 或接成三角形或接成星形,體積較大,一般要建造電容器室用來(lái)安裝;電容器的制作質(zhì)量不高,絕緣材料由紙和氯化聯(lián)苯浸劑組成,紙層均勻度不好,易形成局部擊 穿,氯化聯(lián)苯有毒,對(duì)人體和環(huán)境均有影響;裝置的投切靠油斷路器完成,動(dòng)作次數(shù)受限制,不能做到頻繁投切;保護(hù)部分由電磁式繼電器和單臺(tái)熔絲組成,電磁式 繼電器無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切,熔絲的保護(hù)特性不好。
  可見(jiàn),老式無(wú)功補(bǔ)償裝置技術(shù)性能不好,主要表現(xiàn)為自動(dòng)化程度偏低和可靠性不高,不能在電網(wǎng)中長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行,運(yùn)行壽命往往只有二三年。而補(bǔ)償裝置技術(shù)性能好壞是決定其是否能被普遍使用的關(guān)鍵。
  眾所周知,無(wú)功功率與電壓是電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中的重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),無(wú)功功率的調(diào)節(jié)既影響到電網(wǎng)的損耗,也影響到電網(wǎng)的電壓甚至電網(wǎng)的安全運(yùn)行。電網(wǎng)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)是靠無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因此,無(wú)功補(bǔ)償裝置是否可靠,技術(shù)條件是否能滿足電網(wǎng)的要求,技術(shù)參數(shù)是否能滿足運(yùn)行環(huán)境的要求等非常值得分析和探討。
  隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展,對(duì)電能質(zhì)量和節(jié)能降耗的要求越來(lái)越高,無(wú)功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中的地位越來(lái)越重要,因此提高無(wú)功補(bǔ)償裝置的技術(shù)性能成為迫待解決的問(wèn)題。幾十年來(lái)相關(guān)制造廠家和電網(wǎng)有關(guān)部門(mén)為此作了大量工作,近年來(lái)無(wú)功補(bǔ)償裝置的技術(shù)性能已有了大幅度提高。
  2.1 無(wú)功補(bǔ)償裝置的自動(dòng)化水平
  早期的無(wú)功補(bǔ)償電容器自動(dòng)化程度偏低,不能對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的變化進(jìn)行判斷,需要運(yùn)行人員在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行投切操作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變化頻次高時(shí)操作較頻繁,運(yùn)行人員會(huì)感到吃力,增加了工作量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)在的無(wú)功補(bǔ)償裝置成功地采用了微機(jī)模塊進(jìn)行裝置的運(yùn)行管理,自動(dòng)化程度比較高,能及時(shí)判斷電網(wǎng)參數(shù)的變化,進(jìn)行合理的自動(dòng)投切,不會(huì)增加運(yùn)行人員的工作量,自動(dòng)化水平已達(dá)到電網(wǎng)運(yùn)行的要求。
  2.2無(wú)功補(bǔ)償裝置的可靠性
  早期無(wú)功補(bǔ)償裝置的技術(shù)性能與可靠性不能滿足運(yùn)行要求,目前的產(chǎn)品已做了許多改進(jìn)和提高,從產(chǎn)品的運(yùn)行情況可以反映出這個(gè)問(wèn)題,目前徐州地區(qū)許多2000年投運(yùn)的產(chǎn)品還在安全運(yùn)行,運(yùn)行壽命已超過(guò)8年。
  無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行可靠性也是制造廠家比較重視的問(wèn)題,目前的無(wú)功補(bǔ)償裝置采取了不少技術(shù)措施進(jìn)行了完善,現(xiàn)以10kV和400V無(wú)功補(bǔ)償裝置為例,從以下三個(gè)因素著手分析。
  2.2.1
  2.2.3電能質(zhì)量異常的影響
  對(duì)于電能質(zhì)量異 常如過(guò)電壓、諧波、電壓閃變、波形的畸變等干擾因素,目前的產(chǎn)品也采取了保護(hù)措施,如基本上都安裝了監(jiān)測(cè)裝置,可對(duì)這些因素進(jìn)行監(jiān)測(cè);采取了過(guò)電壓保護(hù)措 施和抑制諧波、閃變、波形畸變的措施。只是由于電子電路元件抗過(guò)電壓及電壓突變能力差些,所以在電子電路的電源端、信號(hào)輸入輸出端要采取保護(hù)和隔離措施, 建議制造廠和有關(guān)用戶注意。
  3 小結(jié)
  綜上所述,隨著技術(shù)水平的不斷提高,無(wú)功補(bǔ)償裝 置的技術(shù)性能得以不斷完善,原裝置存在的問(wèn)題基本上得到解決?陀^上說(shuō),自動(dòng)化功能已健全,甚至可達(dá)到智能化的要求,不會(huì)在運(yùn)行中給工作人員帶來(lái)操作上的 麻煩。對(duì)可靠性問(wèn)題,裝置本身也有大幅度提高,如電容器制作工藝的改善、投切開(kāi)關(guān)的技術(shù)更新等。但有些問(wèn)題還需進(jìn)一步改進(jìn),如裝置電子電路元件的可靠性是 較關(guān)鍵的環(huán)節(jié),影響它的因素較多,有技術(shù)性能上的,也有技術(shù)措施上的,甚至有經(jīng)濟(jì)上的(如價(jià)格)。希望制造廠選用技術(shù)參數(shù)好的元件進(jìn)行組裝,采取完善的技 術(shù)措施加以保護(hù),并對(duì)產(chǎn)品做嚴(yán)格的老化試驗(yàn),在價(jià)格相對(duì)合理的情況下挑選信譽(yù)好的產(chǎn)品,以進(jìn)一步保證裝置的可靠性。
  工作環(huán)境的影響
  這里主要指溫度、濕度、雨水、灰塵、小動(dòng)物等外界因素的影響。無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝形式大體有3種,即配電房?jī)?nèi)的補(bǔ)償柜、箱式變的補(bǔ)償設(shè)備、線路公用配變的柱上補(bǔ)償箱。其中前兩者可以看作戶內(nèi)安裝形式,公用配變的柱上補(bǔ)償箱則屬于戶外安裝形式,其工作環(huán)境最為惡劣。
  戶外安裝的裝置箱體直接與外界空氣環(huán)境接觸,隔熱效果差,箱體內(nèi)溫度變化劇烈,易出現(xiàn)凝露現(xiàn)象,易受外界溫度、濕度、雨水、灰塵、小動(dòng)物的干擾,這些因素都影響到裝置的可靠性和壽命。
  a.溫度。近年來(lái)廠方提供的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中,環(huán)境溫度的表述有所不同,有40℃、55℃、60℃、65℃等。筆者在夏季最炎熱時(shí)曾經(jīng)做過(guò)溫度測(cè) 試實(shí)驗(yàn):在晴天氣溫為37℃時(shí),對(duì)柱上補(bǔ)償箱測(cè)溫,箱體金屬殼體溫度可達(dá)59℃,箱體內(nèi)空氣溫度可達(dá)45℃,箱體內(nèi)固定件溫度可達(dá)48℃。顯然環(huán)境溫度參 數(shù)為40℃的裝置不能滿足要求,環(huán)境溫度為55℃的裝置裕度不夠。由于裝置中受溫度影響最靈敏的元件是電子電路元器件,而作為工業(yè)用的電子器件工作溫度一 般為25~75℃,所以在充分考慮環(huán)境溫度并留有一定裕度的原則下,裝置溫度參數(shù)以60℃及以上較適宜。
  b.濕度。在近年來(lái)廠方提供的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中,相對(duì)濕度的表述也有不同,有的表述為“在溫度20℃時(shí)相對(duì)濕度不超過(guò)50%,在溫度40℃時(shí)相對(duì) 濕度不超過(guò)90%”,有的表述為“在溫度40℃時(shí)相對(duì)濕度不超過(guò)90%”,有的表述為“相對(duì)濕度不超過(guò)80%”。根據(jù)柱上補(bǔ)償裝置作為戶外設(shè)備的情況,以 上相對(duì)濕度的要求都偏低,尤其是在蘇南地區(qū),夏季梅雨季節(jié)濕度很大,所以相對(duì)濕度的參數(shù)應(yīng)為95%較適宜。
  c.防雨、防塵和防凝露。防雨、防塵和防凝露性能的好壞與箱體的結(jié)構(gòu)與密封情況有關(guān)。從原理上講,解決防雨防塵的措施和解決防凝露的措施是有矛 盾的。在相對(duì)情況下,密封措施越好則防雨防塵效果越好,而防箱體內(nèi)部凝露的效果則越差,這是因?yàn)椋涸诓皇墙^對(duì)密封的情況下,由于箱體的呼吸不暢,在溫濕度 變化大時(shí),箱體內(nèi)部的潮濕空氣不能對(duì)流,易在箱體內(nèi)部凝露。所以在裝置箱體的制作方面也應(yīng)有較高的技術(shù)要求,要恰當(dāng)?shù)匕盐蘸梅烙攴缐m和防凝露之間的關(guān)系, 合理地提高箱體的防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),使這兩個(gè)問(wèn)題都能得到妥善解決。
  2.2.2裝置本身元器件的可靠性
  構(gòu)成新型無(wú)功補(bǔ)償裝置的主要元件有:主體元件(電力電容器)、控制保護(hù)檢測(cè)元件(CPU微機(jī)控制器及電子電路元件)、投切元件(開(kāi)關(guān)等電工元件)3個(gè)部分。
  a.電力電容器。近年來(lái)制造廠家在產(chǎn)品原料和生產(chǎn)工藝上都做了明顯的改進(jìn),如10kV電力電容器以全膜或膜紙介質(zhì)代替了過(guò)去的紙介質(zhì),以去毒化 十二烷基苯代替了過(guò)去的氯化聯(lián)苯,采用了抽真空密封的工藝技術(shù)等,使電力電容器的質(zhì)量和壽命有了大幅度的提高。另外還采取了集合式組裝形式,可在室外安裝 使用,節(jié)約了占地面積,節(jié)省了投資。400V電容器也采取了抽真空密封工藝,并生產(chǎn)出自愈式金屬化薄膜電容器等產(chǎn)品來(lái)提高其可靠性。但由于產(chǎn)品本身的性質(zhì) 和結(jié)構(gòu)上的原因(如電容器在絕緣結(jié)構(gòu)上要形成分層絕緣),它在絕緣方面的可靠性不能與開(kāi)關(guān)、絕緣支柱等元件相比,在運(yùn)行時(shí)操作不當(dāng)會(huì)在電容器中產(chǎn)生涌流, 從而對(duì)電容器產(chǎn)生不良影響。
  b.微機(jī)控制元件及電子電路元件。隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展,這些元件已有較高的可靠性及較長(zhǎng)的壽命。根據(jù)使用環(huán)境的不同,這些元件的技術(shù)等級(jí)有明顯的區(qū)別,大致可分為軍用、工業(yè)用、民用及普通4個(gè)等級(jí)。無(wú)功補(bǔ)償裝 置應(yīng)采用工業(yè)用的電子電路元件。在電子電路元件中集成電路及其他半導(dǎo)體器件和電容器是影響可靠性的關(guān)鍵器件,選用時(shí)更要注意其級(jí)別。耐受電壓參數(shù)和工作溫 度參數(shù)對(duì)于可靠性而言也比較重要,在具體選擇時(shí)應(yīng)注意留有余地,耐受電壓參數(shù)要提高一個(gè)檔次選用,工作溫度參數(shù)要充分考慮環(huán)境溫度的影響。
  c.開(kāi)關(guān)等電工元件。隨著制造工藝水平的大幅度提高和國(guó)家強(qiáng)制性質(zhì)量認(rèn)證體系的實(shí)施,400V無(wú)功補(bǔ)償裝置的電工元件的可靠性已能得到保證,選用時(shí)要選經(jīng)國(guó)家3C認(rèn)證的產(chǎn)品。
  在10kV無(wú)功補(bǔ)償裝 置中,以前的產(chǎn)品是用油斷路器來(lái)投切電容器的,不能滿足頻繁投切的需要。隨著高壓開(kāi)關(guān)無(wú)油化技術(shù)的發(fā)展,10kV油斷路器已被真空斷路器和SF6斷路器替 代。這兩種斷路器的電氣壽命和機(jī)械壽命長(zhǎng),都可以滿足頻繁投切的要求。但真空斷路器在滅弧原理上會(huì)出現(xiàn)截流過(guò)電壓的情況,影響電容器的絕緣壽命,所以以選 用SF6斷路器為宜。
  無(wú)論是10kV的無(wú)功補(bǔ)償裝置還是400V的無(wú)功補(bǔ)償裝置,在投切電容器時(shí)都可能出現(xiàn)涌流現(xiàn)象,這對(duì)電容器來(lái)說(shuō)是不利的,F(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)能解決這個(gè)問(wèn)題,即利用微機(jī)控制裝置對(duì)電壓和電流波形進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)“過(guò)零投切”,也就是當(dāng)電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)投入電容器組,當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)切除電容器組。選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí),要注意對(duì)這項(xiàng)技術(shù)性能的選擇。


無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)展歷史:由于中國(guó)的工業(yè)起步較晚,產(chǎn)生高次諧波的電力設(shè)備不多,電力設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的要求也不高,故在十幾年以前的電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中,很少設(shè)計(jì)到諧波,更不用說(shuō)要做諧波處理了。但是隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展,不管是工業(yè)還是民用上,各種各樣的電力設(shè)備出現(xiàn)如工業(yè)中的整流器、

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