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高压户外电压无功补偿装置ZRTBBZW 户外线路电压补偿 电压无功补偿 电压无功补偿成套 电容器成套 无功补偿成套 户外补偿
所属分类:高压无功补偿
 高压户外电压无功补偿装置ZRTBBZW

1、简述

根据全国几大供电网络的统计,我国在供电线路上损失的电力平均为总输电功率的10%,而欧美及发达国家在供电线路上的损失仅占总输电功率的3%,如果采取措施,把供电线路上的损耗降到5%,仅此一项,我国在电力传输网上的损耗每年可节约600多亿元。所以对供电线路进行无功补偿来降低线路损耗并提高供电质量,是贯彻国家加快建设节约型社会战略部置的具体措施之一。

2、无功补偿的原理

从电工学可知,供电网上传输的总功率S,包含传输的有功功率P和无功功率Q,三者的关系为:S=简称功率三角函数,而P/S=cosΦ被定义为电力网的功率因数,其物理意义是:供给线路的有功功率P占线路视在功率S的百分数。在电力网上输送电力时,希望功率因数越高越好,也就是供电网传输极大的有功功率,极小的无功功率。因此,在线路上,把具有容性功率负荷的装置并接在电网感性功率负荷处,这样,感性负荷所需要的无功功率由容性负荷输出的无功功率来补偿,而无须由电源来提供,确保整个电力传输网的功率因数较高,目前国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。

3、无功补偿提高功率因数的意义:

当前我国城乡供电网中,10KV线路为主干线,尤其是农村配电网,供电半径大、负荷季节性强、用电时间集中,所以功率因数非常低,有的地区的功率因数低于0.6,整个供电网长期处在无功不足的状态下运行,造成线路损耗极大,电压质量极差,故对10KV供电网加装无功补偿提高功率因数已迫在眉睫。

3.1 无功补偿提高功率因数可极大地减少线路的损失

当线路通过电流I时,供电线路上的有功损耗为ΔP=3I2R=3R(P2+Q2)/U2=3R(P/UcosΦ)2

   =3RP2/U2cos2Φ

所以线路有功损失ΔPcos2Φ成反比,cos2Φ超高,ΔP越小!

1功率因数降低与有功损耗增加的关系表

功率因数由1.0降到右列数值时

0.95

0.9

0.85

0.8

0.75

0.7

0.65

0.6

有功功率损耗增加ΔP%

11

23

38

56

78

104

136

178

3.2 无功补偿提高功率因数可减少线路电压损失

电力传输网上电压的损失ΔU=(PR+QX)/U由此可知,影响ΔU的因素有四个:线路的有功功率P,无功功率Q,线路电阻R和电抗X。如果采用容抗为XC的电容来补偿,则电压损失为ΔU=[PR+Q(X-XC)]/U,故采用补偿电容来提高功率因数后,电压损失ΔU减小了,同时电压质量也提高了!

3.3 无功补偿提高了电力网的传输能力

视在功率与有功功率之间的关系为P=S cosΦ,由此可知,在传送有功功率P恒定的条件下,cosΦ越高,所需视在功率也越小,所以在负荷功率因数较高的情况下,线路就可传输较高的有功功率,提高了供电网的送电能力。

410KV供电线路无功补偿位置和容量的确定

目前,10KV供电电源侧都采用了无功集中补偿的方法,而对于10KV供电线路侧采用无功分散补偿的方法,即把一定容量的高压并联电容装置分散安装在供电线路距离远、负荷重、功率因数低的10KV架空线路上。所以无功补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的原则,尽可能减少主干线上的无功电流。一般对于均匀分布无功负荷的供电线路,其补偿容量和安装位置按2n/(2n+1)(其中n为不小于1的整数)规则。对于负荷在线路上的分布状况不同,安装地点也不相同,并根据负荷分布特点和容量的大小计算确定。见表2

2 配电线路分散补偿电容器装置的安装参数

负荷沿主干线分布状况

电容补偿

安装组数

电容器安装容量与

线路无功功率比

安装位置位于主干线首端长度

均匀分布

1

2/3

2/3

2

4/5

2/54/5

非均匀分布

分支线呈600

1

4/5

3/5

分支线呈900

1

4/5

2/3

5 ZRTBBZW10KV供电线路无功自动补偿系统

ZRTBBZW10KV系列供电线路无功功率自动补偿系统,是专为10KV架空线路无功补偿精心开发设计的产品,在供电线路上选择最佳点加装此系统后,既能实时补偿线路无功缺口,又不会引起线路无功过剩,真正实现了10KV供电线路的无功功率自动补偿。

5.1 系统的工作原理

ZRTBBZW10KV系列供电线路无功功率自动补偿系统由电压互感器(PT)采集BC相电压信号,高精度开启式电流互感器(CT)采集A相电流信号,把电压和电流信号传送到智能控制器,经控制器采样电路得到电压、电流的模拟信号,再经过A/D转换,得出电压、电流、有功、无功、功率因数、谐波百分比等参数,与存贮在固定存贮器中的系统设置点进行比较,由系统决定什么情况下操作电容器组,并通过高压交流真空接触器来执行电容器组的分合闸,从而达到自动循环投切电容器组,补偿线路无功的目的,使电网上无功功率供需就地自动平衡。系统的工作原理如图1所示。

5.2 系统的组成

ZRTBBZW10KV系列供电线路无功自动补偿系统,主要有:跌落式熔断器、避雷器、电流互感器、高压无功智能控制器、补偿柜及其支架等。补偿柜内部主要有:电压互感器(兼作电源)、高压交流真空接触器、交流接触器、喷逐式熔断器和电力电容器组等元件组成。

5.3 系统的结构特点

    (1)补偿柜主体结构为一体化箱式设计,壳体采用2mm冷扎铁板或不锈钢板焊接成型,达到防护IP53等级。箱体内装有,高压PT-CT,高压电容器真空投切开关、喷逐式熔断器、电力电容器组,而控制器单独安装在防雨箱内。

(2)ZRTBBZW-I型无功自动补偿系统采用单杆安装,即以电杆为中心,横梁上安装电容器成套装置及固定组电容器;

ZRTBBZW-型无功自动补偿系统采用双杆安装,即在主电杆旁再加立副电杆,把型补偿柜固定在主杆和副杆的横梁上,控制器固定在主杆上

两种型号的补偿系统都具有安装方便,安全可靠等特点

(3)作为投切动作元件的高压交流真空接触器,采用固体绝缘,具有免维护、无重燃、寿命长、可频繁动作等优点。

(4)每台电力电容器组都有内置自放电阻和内熔丝,并装有电力电容器单台保护熔断器,可进行相间短路保护及对地短路保护,当某个电力电容器组发生故障时,其高压熔断器将会熔断,该电力电容器组退出,不会影响整个系统的安全运行。

(5)高精度开启式电流互感器,具有较高的灵敏度,安装于10KV配电网的A相,在安装过程中不截断用户的高压线。电流互感器测出的电流信号通过二次线的方式并传送到控制器,从而避免了沿面放电击穿事故的发生,真正达到了安全可靠。

(6)无功功率自动补偿器,具有智能化程度高、灵敏度好、使用寿命长、可配置无线遥控操作等特点,通过专用手持控制仪,可以人工操作补偿装置,还可以无线读取运行参数、设计运行模式、修改设定值、查看运行记录,并且方便地和微机相连将运行数据传输给微机进行统计处理。

4.4 系统的安装调试

    (1)对于ZRTBBZW-I型补偿系统仅需单杆架设,无需副杆,而对于ZRTBBZW-Ⅱ型补偿系统需双杆架设,需要加立副杆。并且都必须按图施工,所需外配器件,如跌落式熔断器、氧化锌避雷器开启式电流互感器等均选用优质产品,以确保设备安全运行。

(2)高精度开启式电流互感器安装于10KV电网A相,把A相主线固定在电流互感器顶端两半园孔中,电流互感器标注箭头应与A相电流方向一致。

(3)在确认一切接线正确完好后,合上跌落式熔断器,给整个系统加电,并按照使用说明书进行:电源检查、倒送电检测、控制器连接测试、初始数据的测试与调整、真空接触器分合闸检测、控制模式和投切点设置等工作,调试完毕后按下自动运行键,则系统进入自动运行工作。


5.5 系统的故障分析及排除方法见表3


3  ZRTBBZW-10KV无功自动补偿系统常见故障及解决方法


故障现象

原因分析

解决办法

控制器不工作(“电源正常”指示灯和其它指标灯没亮)

1. 供电电源缺相;

2. 节点接触不良;

3. 控制器保险管坏。

1. 检查各接点使接触良好;

2. 更换控制器保险管;

3. 检查完毕,先手动合闸,正常后再转到自动运行。

电源指示灯亮,而运行指示灯不闪烁

  控制器的微处理器,受到外界干扰,程序跑飞,造成死机。

  卸去控制器本身的断路器再合上,使控制器的微处理器自动复位。

电容器组

操作过度

1. 同一线路上安装两台及以上无功自动补偿系统,并用无功或电压基本模式系统

2. 电容器的投/切延迟时间设置太短。

1.起用控制器的限制合闸功能

2.增大电容器的投/切延迟时间

很少发生电容器组操作

1.基本控制模式的操作调协点总是超过或低于线路上出现的参数值。

2.电容器组的容量或安装位置不合适。

1.通过应用软件重新设置操作点;

2.慎重调整电容器的容量或安装

位置。

没有电容器操作

1.倒送电情况长期出现;

2.手动/自动开关在手动位置;

3.负荷保险管坏

1.起用倒送电控制功能;或调整参数设置。

2.将开关打到自动位置;

3.更换负荷保险管。

电容器容量不够

某个电器的保险熔断致使电容器的投入量减少。

检查保险,如熔断,看电容器是否损坏。如损坏更换同型号同容量的电容器;检查电容器上的连线是否烧断,如连线烧断,查跌落保险看是否接触不良引起打火而使连线烧断,若跌落保险接触不良,使其接触良好,或更换新的跌落保险。

5.6系统的应用实例

1城西变电站至杏香变弄务10KV供负荷为3131KVA10KV线路,每条线路长约为29.40km,变电站的出口处的平均功率因数为0.86,线路末端的功率因数在用电高峰时低于0.7,为此在每条线路上都加装上七套,其中ZRTBBZW10KVⅠ型无功自动补偿系统四套,IⅠ型无功自动补偿系统三套,经计算分析装置运行后变电站出口处的功率因数提高到0.96,线损率降低40%以上,且明显提高了电压质量,电容按1700Kvar计算:

节电效果分析

1)线路频率损后的节电

设单台3131KVA变压器按平均功率1800KW计算,每天正常工作10小时,一年工作250天,最大负荷全年耗电时间为2500小时(τ),假设每度电费为0.58,线路电能损耗与传输电能比为0.03以δ表示.,补偿后的全年节电量:

WL=SL*cosφ1*δ*τ*{1-[cosφ1/cosφ2]2}

    =1800×0.8×0.03×2500×[1-(0.8/0.96)2]

    33000(kw·h)

:SL为主变负荷,cosφ1:补偿前功率因数,cosφ2:补偿后功率因数。

2)补偿后系统线路全年节电量:

   WT=Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]

=10×12×2500×0.31

7638(kw·h)

式中Pd为变压器短路损耗,约为30KW

3)补偿投入后的全年总的节电效果:

W=WL+WT=33000+7368=40368(kw·h)= 40368x0.58元≈2.3413万元

式中:电费按0.58/度,最大负荷1年工作时间按2500小时计算

4)力率电费的节约:

根据用户地区的电费计价方式,用户全年应交纳的功率因数调整电费约为:(以当地供电局功率因数考核点为0.9计算,补偿前用户系统的功率因数为0.8,则功率因数罚款力率为+5%。)

力率罚款电费=有功电费*力率=有功功率*全年工作小时*电费单价*力率

=1800*2500*0.58*5%13.05万元

因无功补偿装置投入后,系统功率因数达到了功率因数考核点0.95以上,故不会再产生功率因数罚款电费,反而还会有部分电费奖励。

力率奖励电费=有功电费*力率=有功功率*全年工作小时*电费单价*力率

=1800*2500*0.58*0.75%1.9575万元

5)合计全年节约电费:2.3413+13.05+1.957517.3488万元

       以上计算未将谐波对系统的影响计算在内。谐波电流会导致变压器的铁损和铜损增加,及引起导线、电机等附加损耗的增加。在变压器二次侧接入滤波将明显降低电能损失。由于该计算复杂,不作定量分析。


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