最新三门峡110kV变电站电能质量技术方案w.docx
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最新三门峡110kV变电站电能质量技术方案w
三门峡变电站无功补偿
技
术
方
案
一、概述......................................................................1
二、技术方案..................................................................2
2.1三门峡110KV变电站电力系统概述.............................................2
2.2设计方案...................................................................2
无功补偿部分业绩表............................................错误!
未定义书签。
一、概述
随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高,人们对电力的需求日益增
长,同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。
电网中的电力负荷如电
动机、变压器等,大部分属于感性负荷,在运行过程中需向这些设备提供相应的无
功功率。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后,可以提供感性电抗所消
耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率,由于减
少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成
的电能损耗,这就是无功补偿。
合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定,能够有效地维持系统的电压
水平,提高系统的电压稳定性,避免大量无功的远距离传输,从而降低有功损耗,
提升功率因数、提高电力系统的可靠性。
因此无功补偿是一项投资少、收效快、
回报高的降损节能措施。
二、技术方案
2.1三门峡110kV变电站电力系统概述
三门峡110kV变电站110kV侧为双母线接线,2回电源进线分别引自111线、
114线。
变电站内有2台主变,1#主变容量为63MW,电压变比110/35kV/10kV;
2#主变容量为63MW,电压变比110/35kV/10kV。
110kV变电站每台主变最大负荷有功功率为50MW,最小负荷有功功率为
15MW。
1#主变及2#主变35kV母线侧已安装有无功补偿装置。
目前,电业局对变
电站110kVPCI接入点进行考核时,功率因数为0.87左右。
2.2设计方案
根据变电站提供的相关数据,为达到提升变电站电力系统功率因素,节能降
耗等相关技术指标要求,综合我方工程经验,特提供如下设计方案:
2.2.1补偿容量
根据用户提供的参数可知,经由公式
22
1cos1cos
12
QP()
C22
coscos
12
计算可知,为使变电站110kVPCI接入点母线功率因数达到0.93以上,无功
补偿容量为:
Q=12000kvar
C
2.2.3设计方案:
在变电站1#、2#主变10kV侧,各加装一套TBB型自动
无功补偿装置(自动部分放在户内,固定部分放在户外)
在变电站1#、2#主变10kV侧,各加装一套TBB型无功补偿装置,安装在变
电站户内,可提高功率因素,降低损耗,提高设备的利用率。
其中户内放置6000kvar自动补偿,每套分3组,单组分组容量为2000kvar,
户外部分放置6000kvar,这样固定电容器和自动电容器配合,能达到的分级容量
如下:
2000kvar,4000kvar,6000kvar,8000kvar,10000kvar,12000kvar达到6级
投切。
1、安装TBB型无功补偿装置后,可为用户带来以下效果:
(1)提升功率因数,使功率因数达到0.9以上,节约电能,减少电费
开支;
(2)抑制谐波,提高供电安全性,改善电能质量;
(3)提高设备(变压器、线路)利用率,通过补偿无功,使总供电电
流下降;
(4)有效支撑负荷端电压,加强系统电压稳定性;
2、方案配置
TBB10-12000(户内自动2000*3+6000固定户外)AK2套
每套装置具体配置如下表:
(每套需要2台KYN28-12电容器开关柜或者
一台能开断无功电流700A的开关柜)
名称型号数量单位
隔离开关GN24-12D/6301台
控制器DWK-8011台
保护装置DWK-8023台
真空开关ZN3A-630/12kV-NS3台
户内自动高压并联电容器BAM11√/3-334-1W18台
部分
6000kvar
三相干式铁心串联电
抗器
CKSC-120/10-63台
(2000*3)高压熔断器BRW-1218只
避雷器HY5WR-17/459只
放电线圈FDGE2-11/√3-1.7-19台
铝母线、支柱绝缘子、
附件
1套
柜体1000×1800×2700(宽×深×高)7面
隔离接地开关GW4-12D/6301台
高压并联电容器BAM11√/3-334-1W18只
串联电抗器CKGKL-360/10-61组
户外固定
补偿部分
6000kvar
氧化锌避雷器HY5WR-17/453只
放电线圈FDGE11R1-1/√3-2.5-1W3台
高压熔断器BRW-1218台
铝母线、支柱绝缘子、
附件
1套
电容器框架1套
围栏1套
3.2柜体结构
3.2.1高压无功补偿装置采用柜式结构、柜体的设计满足试验、维护方便、
经济合理、实用美观的要求;
3.2.2结构上具有足够的机构强度,正常情况下,任何部位都不会发生永久
性变形和影响性能的弹性变形;
3.2.3装置具有良好的通风条件,柜体的外壳防护等级不低于IP2X;
3.2.4柜内电气间隙满足规范要求;
3.2.5骨架焊接牢固,焊道均匀,无焊穿、裂缝、夹渣及气孔等现象;药皮、
溅渣清除干净;
3.2.6电容器柜的外壳盖板和门为冷轧钢板,同时具有足够的强度;
3.2.7柜的面板平整,无明显的凸凹不平现象;
3.2.8柜内所有电器元件的安装符合各自的技术条件及安装使用说明文件
的规定;
3.2.9柜体选材:
柜体的的外壳和隔板为冷轧板,采用封闭式加强型结构;
3.2.10每面柜体前面板装有电磁锁,具有五防功能;
3.2.11主接线图
3.2.11柜体尺寸:
每套装置户内部分电容补偿装置整体尺寸为:
2700×1800×7000(高×深×宽)mm
单套户外部分占地为:
4000X7000(深×宽)mm
成套柜体形式设计合理,散热性能好,方便用户观察、检修。
3.2.12柜体颜色:
RAL7032冰灰色
3.2.13进线方式:
电缆进线
3.3设备构成
10kV高压电容自动补偿装置至少有以下主要设备构成:
控制器、隔离开关、三相干式铁心串联电抗器(6%)、高压并联电容器、电
容器保护专用熔断器、真空接触器、电流互感器、氧化锌避雷器、放电指示灯、
放电线圈、铝母线、柜体及相应附件等;
3.4功能特征
3.4.1降低网损,高效节能,提高负荷功率因数;
3.4.2抑制系统谐波,稳定电压;
3.4.3减少无功电流,节省变压器增容费用;
3.5额定参数及性能要求
3.5.1电容器
(1)过负荷能力及放电性能
a.电容器在1.1倍的额定电压下长期运行。
b.电容器在1.3倍的额定电流下长期运行。
c.当电容器组断开电源时,能将电容器端子上剩余电压在5秒~20秒内
自2倍额定电压降至0.1倍额定电压或50V以下。
(2)电容偏差
a.电容器允许的电容偏差为装置额定电容的0~+10%。
b.三相电容器的任何两线路之间,其电容和最大值与最小值之比不超过
1.02。
c.电容器组各串联段的最大与最小电容之比不超过1.02。
3.5.2电抗器
(1)过负荷能力
a.过电压:
电抗器能在工频加谐波电压峰值为3√2UM下运行。
b.过电流:
电抗器能在工频电流为1.35倍额定电流的最大工作电流下连续
运行。
电抗器能在五次谐波电流含量不大于35%,总电流有效值不大于1.2倍额
定电流的情况下连续运行。
c.铁心式电抗器能承受25倍额定电流的最大短时电流的作用;不产生任何
热的和机械的损伤。
(2)电抗器允许偏差
a.在工频额定电流下电抗值数允许偏差0~+15%
b.三相电抗器每相电抗值不超过三相平均值的±4%
(3)电感偏差
在额定电流下,其电抗值的允许偏差为0~+5%。
(4)声级
在额定电流下,三相或单相电抗器的声级水平不超过下表:
电抗器额定容量(Kvar)声级水平(dB)
<8048
80~<12550
125~<20052
200~<31554
315~<50056
500~<80058
800~<100060
1000~<160062
3.5.3放电线圈(PT)
a.在额定频率和额定电压下,放电线圈与对应的并联电容器相并接,当电
容器断电以后,
其端子间的电压在5s后可以由√2UM降至30V以下。
b.放电线圈能承受1.58√2UM电压下电容器储能放电的作用。
c.准确级:
在额定频率0.9-1.3倍额定电压和0%-100%额定二次负荷(cos
ψ为0.8滞后)
下,0.5级或1级的产品分别满足比值差不超过±0.5%或±1%,相位差不
超过±20′或±40′。
d.短路承受能力:
在额定电压下,能承受二次短路电流在1s时间内所产生
的热和机械力
的作用而无损伤。
3.5.4导体(GB50227-2008)
a.单台电容器至母线或熔断器的连接线采用软导线,其长期允许电流不小
于单台电容器额定电流的1.5倍;
b.电容器套管相互之间和电容器套管至母线或熔断器的连接线,有一定的
余量选择;
c.并联电容器装置的所有连接导体,满足动稳定和热稳定的要求;
3.5.5整机
(1)绝缘水平
装置的一次电路的各相之间及相对地之间,二次电路与地之间能承受如下
的耐受电压;工频耐受电压施加的时间为1min.
一次电路二次电路电压
工频耐受电压冲击耐受电压工频耐受电压
等级
(方均根值){1.2∽5}50us,峰值
方均根值)
10kV42kV75kV2kV
(2)耐受短路电流能力
主回路中的电器设备,连接线及机械机构能耐受短路电流和电容器极间短
路放电电流的作用而不产生热和机械的损伤及明显的变形;
装置的额定耐受电流值为20kA;
(3)过负荷能力
a)稳态过电流
装置能在方均根值不超过1.1×1.30In的电流下连续运行。
该电流是有1.1
Un、电容值偏差及高次谐波综合作用的结果;
b)稳态过电压
装置的连续运行电压为1.05Un且能在下表所规定的稳态电压下运行相应的
时间;
工频过电压最大持续时间说明
1.10Un长期指长期过电压的最高值不越过1.10Un
1.15Un每24h30min系统电压调整与波动
1.20Un5min
轻荷载时电压的升高1.30Un1min
c)涌流
单台电台器及保护用的熔断器所能承受的涌流分别满足相应标准
GB3983.2-89及DL442-91的要求;
装置能将投入电容器组时产生的涌流限制在电容器组额定电流20倍以下;
(4)操作过电压和过电流
用不重击穿的开关投切电容器时可能发生第一个峰值不大于2√2倍施加电
压,持续时间不大于1/2的周波过渡过电压。
响应的过渡过电流的峰值达到
100In,在这种情况下每年允许操作1000次;
(5)耐受短路放电能力
电容器单元能承受在允许的运行电压下由于外部故障引起的短路放电;
(6)局部放电性能
电容器单元的局部放电性能能达到局部放电试验的要求;
(7)外观及防腐蚀层
电容器单元的外观符合产品图样的要求。
其外露的金属件有良好的防腐蚀
层;
(8)密封性能
电容器单元的密封性能,足以保证在其各个部分均达到电介质允许最高运
行温度后至少经历2h而不出现渗漏。
3.5.6布置与安装
a.装置的布置与安装符合GB50227-2008的有关规定要求;
b.装置满足平面布置图要求和各种电气距离的要求;
3.5.7安全要求
放电线圈直接并接于电容器器组的两端;
在出厂前,电容器已全部可靠接地;
3.5.8温升:
母线之间连接处及主电路各连接处的温升不超过50K,各电器
设备的温升不超过各自的规定;
4、主要元器件参数
4.1电容器:
4.1.1型号:
BAM11/3-334-1W
4.1.2额定电压:
11/3kV
4.1.3额定容量:
334kvar
4.1.4电容允许偏差:
0∽+10%
4.1.5介质结构:
全膜复合介质结构,苄基甲苯浸渍
4.1.6保护方式:
电容器采用外熔断器保护
4.1.7介质损耗角正切值:
≤0.05%(20℃时)
4.1.8极间耐压:
交流电压2.15倍的额定电压10s
直流电压4.30倍的额定电压10s
4.1.9稳态过电流:
电容器能在1.3倍的额定电流下持续运行,对于具有最大正偏差的电容器能
在1.43倍的额定电流下持续运行。
4.1.10电容器能承受100倍额定电流的涌流冲击,每年这样的涌流不超过
1000次,其中若干次是在内部温度低于0℃,但不低于下限温度时发生的。
4.2熔断器
4.2.1型号:
BRW-12/84P
4.2.2额定电压:
10kV
4.2.3最高工作电压:
12kV
4.2.4耐爆能力:
15kJ
4.2.5开断额定容性电流:
20-50倍额定电流
4.2.6熔丝规格:
84A
4.2.7结构:
高压喷注式熔断器
4.2.8作用:
做为短路保护,保证设备安全运行
4.2.9抗涌流性能:
熔断器能耐受第一个半波幅值不低于熔丝额定电流100
倍的电流冲击,熔断器能开断熔丝的额定电流的20倍及50倍容性电流.
4.3氧化锌避雷器
4.3.1型号:
HY5WR-17/45
4.3.2系统额定电压:
10kV
4.3.3持续运行电压:
13.6kV
4.3.4额定频率:
50HZ
4.3.5避雷器额定电压:
17kV
4.3.665kA标称放电电流下的雷电冲击电流残压:
≤45kV
4.3.7操作冲击电流残压(0.5kA):
≤35kV
4.3.8直流1mA参考电压:
≥25kV
4.3.92ms方波冲击耐受电流:
400A
4.3.104/10μs大电流冲击耐受电流:
65kA
4.4真空开关
4.4.1型号:
ZN3A-630/12-NS
4.4.2额定电压:
12kV
4.4.3额定电流:
630A
4.4.4额定频率:
50Hz
4.5干式铁心串联电抗器
采用CKSC系列干式铁芯和CKGKL空心电抗器,保证补偿装置投入运行后,
投切电容器时不会与系统发生谐振,确保补偿装置的可靠工作;且能降低电容
器组的合闸涌流及避免电容器组产生谐波放大现象,同时避免造成电容器运行
电压高,分闸时较易产生的过电压。
4.5.1型号:
CKSC-120/10-6
4.5.2额定频率:
50HZ
4.5.3额定容量:
120kvar
4.5.4额定电抗率:
6%
4.5.5电抗偏差:
在额定电流下。
电抗器电抗值的偏差在0∽+6%;每相
电抗值不超过三相平均值的±2%。
4.5.6结构:
干式铁心串联电抗器,环氧树脂真空浇注、薄膜脱气
工艺
4.5.7损耗:
损耗值不大于额定容量的1%。
4.5.8绝缘耐热等级:
B级,绕组温升限值70K。
4.5.9雷电冲击耐受电压(峰值):
75kV。
4.5.10短时(1min)工频耐受电压(有效值):
42kV。
4.6干式放电线圈
电容器专用放电线圈能及时将电容器组剩余电荷泄放掉,减小再次投入电
容器组时产生的涌流,防止因过流造成电容器组爆炸,甚至威胁运行人员人身
安全;干式放电线圈还兼起测量、继电和开三角保护的功能。
4.6.1型号:
FDGE2-11/3-1.7-1、FDGE8-11/3-1.7-1W
4.6.2额定频率:
50Hz
4.6.3额定一次电压:
11/3kV
4.6.4额定二次电压:
100/3V,100/3V
4.6.5二次额定负荷及准确级:
100VA,1级
4.6.6放电容量:
1.7Mvar
4.6.7介质:
环氧树脂浇注绝缘半封闭/全封闭
4.6.8用途:
主要作为开口三角形保护和放电、测量用,使电容器组脱开
电源后,能在5s内将电容器组上的剩余电压降至50V以下。
4.7隔离开关
4.7.1型号:
GN24-12D、GW4-12D
4.7.2型式:
手动操作三相联动型
4.7.3额定电压:
12kV
4.7.4额定电流:
6300A
4.7.5额定短时耐受电流:
25kA,4S
4.7.6额定峰值耐受电流:
63kA(峰值)
4.7.7机械寿命:
3000次分合操作
4.7.8隔离接地开关与柜门有联锁装置,以确保隔离接地开关合上时才能
打开柜门,柜门关闭时才能操作隔离接地开关。
4.7.9隔离接地开关与电容器6kV开关柜之间设有电气闭锁(加电磁锁由断
路器辅助接点进行电气闭锁),接地开关手动操作机构处电磁锁电源电压AC
220V。
隔离接地开关手动操作机构有2常开2常闭辅助接点。
4.8控制器
4.8.1型号:
DWK-801
4.8.2工作电源
A)额定电压DC:
220V
B)允许偏差-20%--+20%
C)纹波系数小于5%
4.8.3额定功耗:
≤30W
4.8.4额定输入电压:
交流100V(分别取自母线上PT的二次)
4.8.5额定输入电流:
交流5A(取自母线CT)
4.8.6模拟量输入:
交流模拟量电压50—120V(从PT二次侧来)
交流模拟量电流0—5.5A(从CT二次侧来)
4.8.7开关量输入:
输入型式:
光电隔离。
4.8.8开关量输出:
输出型式:
继电器触点输出,可接通无功设备的分合闸回路。
接点容量:
DC220V,10A
4.8.9绝缘强度:
在正常试验大气条件下,控制装置被试部分能承受表1中规定的50Hz
交流电压历时1min绝缘强度试验。
试验时不得出现击穿、闪络及电压突然下降
现象,泄露电流不大于3.5mA(交流有效值)。
4.8.10性能要求
4.8.10.1测量精度:
电压电流测量误差:
±0.2%
有(无)功测量误差:
±0.5%
4.8.10.2整定值范围
a)电压整定值设定范围(二次侧):
在电压额定值的80%-120%之间可调整;
b)无功功率整定值设定范围在0~10000Kvar之间可调;
4.8.10.3延时:
延时时间10—60min可调,误差大于+5%
4.8.10.4控制装置平均无故障工作时间MTBF(下限值)30000h
4.8.10.5抗干扰能力:
抗脉冲干扰:
能承受频率1MHz及1000KHz衰减震荡波(第一半波电压
幅值2.5KV,差模1KV)脉冲干扰实验。
抗快速瞬变干扰:
能承受IBC255-22-4标准规定的IV(4KV+10%)快速瞬变
干扰检验。
4.9保护单元
4.9.1型号:
DWK-802
4.9.2工作电源
A)额定电压DC220V
B)允许偏差-20%--+20%
C)纹波系数小于5%
4.9.3额定输入电压:
交流100V(分别取自主变低压侧母线上PT的二次)
4.9.4额定输入电流:
交流5A(取自主变低压侧CT)
4.9.5保护功能
A)过电压保护
B)低电压保护
C)开口三角保护
D)任一组电容发生故障时微机保护动作切除该电容组,使该组电容投入动
作被闭锁,其它电容组仍能正常运行不受影响。
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