变电站投运中电容问题.docx
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变电站投运中电容问题
攀煤水电公司变电站无功补偿运行中出现的问题利用电压与电流的相位差分析与应用
研
究
报
告
编制:
蔡友修改:
攀煤(集团)水电(分)公司动力厂
二O一五年六月一日
一.电容无功补偿在整个系统中的作用。
无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量,在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。
安装并联电容器进行无功补偿,可限制无功补偿在电网中传输,相应减小了线路的电压损耗,提高了配电网的电压质量。
无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。
集中补偿与分散补偿相结合,以分撒补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主;调压与降压相结合;攀煤电网主要使用集中补偿。
无功补偿的主要作用具体体现在:
①提高电压质量;②降低电能损耗;③提高发供电设备运行效率;④较少用户电费支出。
二.攀煤电网为什么要使用并联电容器补偿方式。
攀煤电网补偿主要是在6KV母线上并联无功补偿装置,结合攀煤电网的线路长,变压器较多的特点。
使用这种补偿方式优点在于,运行中并联电容器的容性电流抵消感性电流,使传输元件如变压器、线路中的无功功率响应减少,因而,不仅降低了由于无功的流向而引起的有功损耗,还减少了电压损耗,提高了功率因数。
所以采用并联电容器进行各级电网的无功补偿是电力系统最广泛的应用方法。
三.攀煤电网系统为什么要用SVG+FC无功补偿方式
由于攀煤企业属于矿山用电系统,绝大多数用电设备都具有电感的特性。
(诸如:
矿上用的通风机、压风机,水厂等单位用的电动机、电力变压器,电焊机等)这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率,还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。
就需要一种能够提供固定补偿无功的FC和能够随着负荷不断变化能够随着负荷变化而提高或者减少无功输出的动态无功补偿SVG。
选用这种补偿方式是根据攀煤供电系统的特点而选择的设备。
但是该系统在投入运行后,总是出现一些问题,比如功率因素在后台监控系统中显示过低等,但是FC和SVG都投入运行,不可能出现这种情况。
这种情况的发生将会给公司造成巨大的经济损失,因为电力部门在输送有功功率一定的情况下,无功功率增大,就会降低供电系统的功率因数。
而电力部门要求企业应在提高自然功率因数的基础上,合理装置无功补偿设备,使企业的功率因数应达到0.9以上。
四.如何利用电压与电流的相位差处理现实中遇到的问题
在三相四线制供电系统中,三项电流之间的夹角为120°,三项电流之间的夹角也为120°,同相电流与电压之间的夹角为相位角,相位角的余弦值就是功率因素。
当电流超前电压时系统呈容性负载,当电流滞后电压时为感性负载。
利用这个相位原理,来分析处理实际遇到的问题。
五.攀煤电网投入运行以来出现的问题及分析。
1、电网监控后台和微机保护装置功率因素显示不正确
分析:
二次接线错误导致。
在继电保护装置的功率因素的计算是由电压互感次二次侧的电压和电流互感器二次电流的采样计算而来。
在安装过程中,从微机保护控制柜到电流、电压互感器柜的需要用电缆连接,在安装过程中,由于安装人的技术水平和责任心不强,导致二次线接线出现错误。
这种情况就是造成功率因素显示不正确和影响计量结果。
A、相序混乱
根据保护装置出现的情况可得
电压的角度UA=0°,UB=240°,UC=120°
电流的角度IA=210°,IB=90°,IC=330°
根据以上条件,画出相位图,如图一所示。
可知A、B、C三相的电压与电流不在同一个相许上,以电压相序恒定不变时。
A相电流接在了B相电流上,B相电流接在了C相电流上,C相电流接在了A相电流上。
正确的相位由图二可知,UA超前IA相位角为14°,功率因素为COS(14)=0.97。
B、极性相反
出现极性错误的原因有下列情况
(1)电流互感器的一次二次线接反。
(2)电压互感器的一次线或者二次线接反。
(3)
从设备到装置的二次电缆校线错误。
(4)设备的二次采样电流,电压互感器接反。
由图三可以看出,当以电压的相位保持不变的情况下,图中的A、B、C三相电流的相序都接反了。
由(图四)可知B、C相电流极性接反。
C、极性和相序都错误。
由(图五所示)在A、B、C相电流的相序错误,极性也错误。
最好的调整方法是先调整相序,在调整极性。
在整变电站系统测试中,试验人员往往在试验过程中只重视保护二次线而不检查测量二次线的接线情况,导致接线错误。
对变电站计
量工作和监控造成很大的损失和影响。
2.功率因素出现很小值的情况。
分析:
由于容性无功没补偿够导致。
电网在运行工程中,投入的感性设备较多时,设备需要的无功比较大时,由于某些原因导致电网提供的无功和电容器提供的无功比较少,导致功率因素较小。
根据电压电流相位角判断(如图六)所示,当电压与电流功率因素角度为69°时,功率因素COS(69)=0.36。
或者是系统为感性负载时,电流超前电压,系统呈感性,需要容性无功与之抵消,但容性无功不足。
由公式1可得,当线路提供是容性无功不足时,线路需要的总无功较大,由公式2可知,无功较大Q较大,实在功率较大,P不变时,功率因素较小。
公式1:
总无功=感性无功-容性无功
公式2:
cosΦ=P/S.S2=P2+Q2
3.系统出现过补偿情况判断。
分析:
线路提供的容性无功过多超过了系统所需要的感性无功。
当系统所补偿的容性无功超过了感性无功时,由公式1可知,总无功为负数,或者由(图七所示),当电流超前电压时,系统呈容性,这时候这个系统会向线路反送无功,造成变压器和线路的负担,和经济损失。
根据电流与电压的相位关系可知,电压与电流无限接近时功率因素才达到要求值,如果系统所需要的感性无功与系统提供的容性无功相等也就是电压与电流相位角为0°时,整个系统的功率因素将达到1(理想状态下,现实中不可能完全相等)。
但是随着用电负荷的不断变化,系统所需要的感性无功也是在不断变化的,在这种情况下就需要一种能够随时提供变化的无功补偿系统,也就是我们公司现在所用的动态无功补偿SVG系统。
但是当系统在最低负荷情况下所需的感性无功小于FC电容补偿时,就会出现过补现象。
4.整个系统中总电流大小为什么与各个配出柜电流之和对不上。
分析:
造成这种情况的罪魁祸首就是电容补偿系统。
系统中的电流分为有功电流和无功电流。
由进线柜提供的电流分为两部,一是有功电流,二是线路提供无功电流。
(由公式3可知)和由电容补偿提供的是无功电流。
然而整个配出柜电流等于进线柜电流和电容补偿无功电流之和。
所以由(公式4可知),进线柜的电流与配出柜的电流之和不相等。
多余部分的电流直接从电容柜流向各个配电柜。
公式3:
I进线=I有功+I线路无功
公式4:
I多余=I电容无功=I配电柜之和-I进线
注:
实际情况与理论情况不一样,在实际情况复杂,公式不利于实际情况,纯属个人理解。
四.实际运用
基于上述情况,利用本公司的继电班的维护人员与计量部门配合,对各个变电站的计量回路进行了重新校线和接线。
对每个变电站的高峰期负荷和用电低峰负荷进行分析,确定了无功功率的补偿值的大小。
使整个变电系统能够良好的运行,同时也避免了电业局不必要的罚款。
五、在应用时应注意的问题
1、理选择和应用无功补偿电容器
电容器额定容量的选择应注意与变压器容量相匹配。
电容器额定容量过大或过小都难以取得合理的补充效果。
2、止电容器开关频繁投切。
电容器开关频繁投切会产生极高的尖峰电流,尖峰电流对开关电气的正常操作危害很大,常造成开关电气的使用寿命缩短或损坏故障的突然发生。
3、电容器受到谐波谐振的影响。
在电容器接通回路中串联一个感性电抗器,既可以防止产生谐振,亦可吸收高次谐波电流。
4、无功补偿容量大小确定。
无功补偿计算的目的是为了合理选择并联电容器的容量。
电容器安装容量的选择可根据使用目的的不同、按改善功率因数提高运行电压和降低线路损失等因数来确定。
从提高功率因数角度决定补偿容量,这是最常用的方法。
除公式计算外,实践中亦可以利用查表发获得每1kW的有功功率、功率因数,改善前后所需补偿的容量。
再乘以最大负荷的月平均有功功率,即可计算出所需要的无功补偿容量。
六.使用这种方式的依据及创新点。
1、方法提出的依据
该创新方法提出的理论依据是电压与电流的相位差的余弦值为功率因素,在电力系统电压超前电流为感性负载,电压滞后电流为容性负载。
2、该方法的创新点
该方法处理现实中的遇到无功补偿问题尚属首次。
这是基于多年的工作经验和理论提出的一种创新方法,是实践与理论很好结合的产物。
对在以后的工作中解决实际遇到的问题提供参考资料和培训的依据,有巨大的社会价值。
七、效益分析
八、结束语
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