時間:2015-04-10 09:28來源:網(wǎng)絡(luò)整理 作者:無功補償與諧波治 點擊: 100 次
　　從技術(shù)原理上講無功補償裝置是在電網(wǎng)中呈感性或容性的元件，由于目前我國中低壓電網(wǎng)以架空線路為主且基本上帶感性負載，所以系統(tǒng)所采用的無功補償裝置多數(shù)呈容性，也就是說它是由電容器和相應(yīng)的附屬設(shè)施組成的。
　　由于負荷多數(shù)集中在配電網(wǎng)絡(luò)，所以多年來用于無功補償?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幾個電壓等級。從運行需要上說，無功補償裝置由電容器組、投切元件、檢測及保護元件組成。
　　早在20世紀70年代，徐州地區(qū)就要求用戶就地安裝400V低壓補償裝置，并在變電站安裝了10kV的電容器補償裝置。當(dāng)時的低壓無功補償裝 置自動化程度較低，多數(shù)電容器組是通過空氣開關(guān)由人工進行投切的，保護措施簡單粗糙，當(dāng)電容器組出現(xiàn)整組故障時才能由空氣開關(guān)的熱偶元件啟動空氣開關(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)時在變電站安裝的10kV電容器組是由單臺電容器組合而成的， 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，對人體和環(huán)境均有影響;裝置的投切靠油斷路器完成，動作次數(shù)受限制，不能做到頻繁投切;保護部分由電磁式繼電器和單臺熔絲組成，電磁式 繼電器無法實現(xiàn)過零投切，熔絲的保護特性不好。
　　可見，老式無功補償裝置技術(shù)性能不好，主要表現(xiàn)為自動化程度偏低和可靠性不高，不能在電網(wǎng)中長期安全可靠運行，運行壽命往往只有二三年。而補償裝置技術(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，無功功率與電壓是電力系統(tǒng)運行管理中的重要技術(shù)標準，無功功率的調(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)的安全運行。電網(wǎng)無功功率的調(diào)節(jié)是靠無功補償裝置來實現(xiàn)的，因此，無功補償裝置是否可靠，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，對電能質(zhì)量和節(jié)能降耗的要求越來越高，無功補償裝置在電網(wǎng)中的地位越來越重要，因此提高無功補償裝置的技術(shù)性能成為迫待解決的問題。幾十年來相關(guān)制造廠家和電網(wǎng)有關(guān)部門為此作了大量工作，近年來無功補償裝置的技術(shù)性能已有了大幅度提高。
　　2.1 無功補償裝置的自動化水平
　　早期的無功補償電容器自動化程度偏低，不能對電網(wǎng)運行參數(shù)的變化進行判斷，需要運行人員在運行過程中進行投切操作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變化頻次高時操作較頻繁，運行人員會感到吃力，增加了工作量。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在的無功補償裝置成功地采用了微機模塊進行裝置的運行管理，自動化程度比較高，能及時判斷電網(wǎng)參數(shù)的變化，進行合理的自動投切，不會增加運行人員的工作量，自動化水平已達到電網(wǎng)運行的要求。
　　2.2無功補償裝置的可靠性
　　早期無功補償裝置的技術(shù)性能與可靠性不能滿足運行要求，目前的產(chǎn)品已做了許多改進和提高，從產(chǎn)品的運行情況可以反映出這個問題，目前徐州地區(qū)許多2000年投運的產(chǎn)品還在安全運行，運行壽命已超過8年。
　　無功補償裝置的運行可靠性也是制造廠家比較重視的問題，目前的無功補償裝置采取了不少技術(shù)措施進行了完善，現(xiàn)以10kV和400V無功補償裝置為例，從以下三個因素著手分析。
　　2.2.1
　　2.2.3電能質(zhì)量異常的影響
　　對于電能質(zhì)量異 常如過電壓、諧波、電壓閃變、波形的畸變等干擾因素，目前的產(chǎn)品也采取了保護措施，如基本上都安裝了監(jiān)測裝置，可對這些因素進行監(jiān)測;采取了過電壓保護措 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電壓及電壓突變能力差些，所以在電子電路的電源端、信號輸入輸出端要采取保護和隔離措施， 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，無功補償裝 置的技術(shù)性能得以不斷完善，原裝置存在的問題基本上得到解決。客觀上說，自動化功能已健全，甚至可達到智能化的要求，不會在運行中給工作人員帶來操作上的 麻煩。對可靠性問題，裝置本身也有大幅度提高，如電容器制作工藝的改善、投切開關(guān)的技術(shù)更新等。但有些問題還需進一步改進，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)濟上的(如價格)。希望制造廠選用技術(shù)參數(shù)好的元件進行組裝，采取完善的技 術(shù)措施加以保護，并對產(chǎn)品做嚴格的老化試驗，在價格相對合理的情況下挑選信譽好的產(chǎn)品，以進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、小動物等外界因素的影響。無功補償裝置的安裝形式大體有3種，即配電房內(nèi)的補償柜、箱式變的補償設(shè)備、線路公用配變的柱上補償箱。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曾經(jīng)做過溫度測 試實驗：在晴天氣溫為37℃時，對柱上補償箱測溫，箱體金屬殼體溫度可達59℃，箱體內(nèi)空氣溫度可達45℃，箱體內(nèi)固定件溫度可達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。在近年來廠方提供的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中，相對濕度的表述也有不同，有的表述為“在溫度20℃時相對濕度不超過50%，在溫度40℃時相對 濕度不超過90%”，有的表述為“在溫度40℃時相對濕度不超過90%”，有的表述為“相對濕度不超過80%”。根據(jù)柱上補償裝置作為戶外設(shè)備的情況，以 上相對濕度的要求都偏低，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，這是因為：在不是絕對密封的情況下，由于箱體的呼吸不暢，在溫濕度 變化大時，箱體內(nèi)部的潮濕空氣不能對流，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等級標準，使這兩個問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)成新型無功補償裝置的主要元件有：主體元件(電力電容器)、控制保護檢測元件(CPU微機控制器及電子電路元件)、投切元件(開關(guān)等電工元件)3個部分。
　　a.電力電容器。近年來制造廠家在產(chǎn)品原料和生產(chǎn)工藝上都做了明顯的改進，如10kV電力電容器以全膜或膜紙介質(zhì)代替了過去的紙介質(zhì)，以去毒化 十二烷基苯代替了過去的氯化聯(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關(guān)、絕緣支柱等元件相比，在運行時操作不當(dāng)會在電容器中產(chǎn)生涌流， 從而對電容器產(chǎn)生不良影響。
　　b.微機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的壽命。根據(jù)使用環(huán)境的不同，這些元件的技術(shù)等級有明顯的區(qū)別，大致可分為軍用、工業(yè)用、民用及普通4個等級。無功補償裝 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，選用時更要注意其級別。耐受電壓參數(shù)和工作溫 度參數(shù)對于可靠性而言也比較重要，在具體選擇時應(yīng)注意留有余地，耐受電壓參數(shù)要提高一個檔次選用，工作溫度參數(shù)要充分考慮環(huán)境溫度的影響。
　　c.開關(guān)等電工元件。隨著制造工藝水平的大幅度提高和國家強制性質(zhì)量認證體系的實施，400V無功補償裝置的電工元件的可靠性已能得到保證，選用時要選經(jīng)國家3C認證的產(chǎn)品。
　　在10KV無功補償裝 置中，以前的產(chǎn)品是用油斷路器來投切電容器的，不能滿足頻繁投切的需要。隨著高壓開關(guān)無油化技術(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械壽命長，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出現(xiàn)截流過電壓的情況，影響電容器的絕緣壽命，所以以選 用SF6斷路器為宜。
　　無論是10kV的無功補償裝置還是400V的無功補償裝置，在投切電容器時都可能出現(xiàn)涌流現(xiàn)象，這對電容器來說是不利的。現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)能解決這個問題，即利用微機控制裝置對電壓和電流波形進行分析，實現(xiàn)“過零投切”，也就是當(dāng)電壓過零點時投入電容器組，當(dāng)電流過零點時切除電容器組。選擇無功補償裝置時，要注意對這項技術(shù)性能的選擇。