電氣百科:靜止無功補償器在電力系統(tǒng)中的作用，金屬封閉高壓開關柜的智能技術，無功補償裝置運行中易出現(xiàn)的問題及對策

電氣百科:靜止無功補償器在電力系統(tǒng)中的作用

靜止無功補償器(SVC)是一種產生或吸收無功功率的并聯(lián)靜態(tài)元件。其輸出被控制改變以維持或控制由電力系統(tǒng)指定的參數(shù)。靜態(tài)無功補償器包括發(fā)電機和吸收器，以及相應的控制器，其可以向電力系統(tǒng)提供電容或電感電流，如圖1所示。靜止無功系統(tǒng)(SVS)是靜止無功補償器和機械無功補償器的組合。無功補償系統(tǒng)(VCS，無功補償器系統(tǒng))是指靜止無功補償器和旋轉無功補償器的組合。

SVC的典型電壓和電流特性如圖2所示。在其容量范圍內，靜止無功補償器吸收或產生無功功率以保持恒定電壓。如圖2 (b)和2 (c)所示，該特性相當于理想電壓源Uref在連接點處與系統(tǒng)電壓u同相，或者壓控電容器在同一連接點處。這樣，靜止無功補償器就像一個同步電容器，但它沒有慣性，其響應速度比電容器快得多。

2〓靜止無功補償器在電力系統(tǒng)中的作用

2.1〓電壓控制如果電力系統(tǒng)的短路容量水平低或線路長，電壓將受到負載變化的嚴重影響。在重負載下，電壓會大幅下降，甚至系統(tǒng)崩潰。如果電壓降導致欠壓保護動作，許多負載將被切斷。然而，當負載較輕時，系統(tǒng)電容會過度補償，同步發(fā)電機會在短時間內過度激勵，導致變壓器飽和，從而產生過多的諧波。如果可能，電容器組、傳輸線等將發(fā)生鐵磁諧振。，這可能導致避雷器動作和損壞、電容器和電動機因諧波而過熱，以及用戶設備損壞。如果系統(tǒng)上安裝了靜止無功補償器，負載電壓將保持在額定容量范圍內的設計限值內。如果SVC的容量是無限的，總線電壓在任何負載下都會保持恒定，如圖3所示?！?.2〔不對稱負載平衡或單相負載會使電壓不對稱，導致系統(tǒng)設備過載和旋轉機器的額外損失。采用合適的靜止無功補償器，可以達到以下目的:(1)負載和電壓平衡；(2)正功率因數(shù)。對于電弧爐、電氣化鐵路等不斷變化的負荷，采用各相獨立調節(jié)的靜止無功補償器可以解決不對稱負荷平衡問題。假設在某一時刻，負載的導納(Gab+jBab)、(Gbc+jBbc)、(Gca+jBca)基于復功率關系p-jQ=U2(G+jB)。因此，為了實現(xiàn)平衡，各相所需的無功并聯(lián)導納由以下公式確定:B■■=-B ■+(g ■- g■)/■(1)B■=-B ■+(g ■- g■)/■(2)B■=-B ■+(g ■- g■)/■(3)，其中:-B■■■■■■■、-B■■-- B■■為負載提供無功補償。而(G■-G■)/■，(G■-G■)/■，(G■-G■)/■項提供了相間有功負荷的平衡。最后，計算的相間負載等于:G=(G■+G■+G■)/■(4)。例如，如果在a相和B相之間存在單相有功負載，即Gab≠0，Gbc=Gca=0，Bab=Bbc=Bca=0，根據(jù)等式(1)、(2)和(3)，可以得到:B■■=0B■■=-B■■=G■■/■也就是說，為了平衡三相的單相負載，需要在B相和c相之間添加電容器，并且需要在a相和c相之間添加電抗器。2.3〕由于系統(tǒng)故障、負荷突然下降等，增加系統(tǒng)阻尼對電力系統(tǒng)造成的大擾動相對較少。而由正常負荷變化和運行引起的小擾動更為頻繁。這種干擾引起電機的機械振蕩，通常由發(fā)電機轉子阻尼電路和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器以及發(fā)電機勵磁系統(tǒng)來阻尼。這種振蕩的阻尼取決于電力傳輸系統(tǒng)的設計、發(fā)電機勵磁控制、發(fā)電機設計和系統(tǒng)負載特性。然而，如果阻尼太小，將導致電壓和功率的連續(xù)擺動，甚至失去發(fā)電機之間的同步。如果在系統(tǒng)中安裝一個連續(xù)可控的快速響應靜止無功補償器，在靜止無功補償器中引入適當?shù)碾姎鈪?shù)，可以改變阻尼特性，增加系統(tǒng)阻尼，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.4〔增加輸電能力〕電力系統(tǒng)的輸電能力一般受系統(tǒng)間運行電壓和轉移電抗的限制。對于單機無窮大系統(tǒng)模型，功率表示為:■=sinδ(5) Pm=■(6)，其中P是傳輸?shù)挠泄β?；預防性維護——傳輸?shù)淖畲笥泄β?；?前端和尾端電機內部電壓之間的角度；e-首端電壓和尾端電壓的幅度；x-等效互連電抗，包括發(fā)電機和變壓器的漏抗以及輸電線路的電抗。當δ = 90時，最大有功功率Pm達到最大值，即pm = p。如果輸電線路上安裝了SVC，由于SVC在連接節(jié)點支持電壓的能力，輸電容量將會增加。當特定容量的SVC應用于互連電抗的中點時，傳輸容量將為:■=2sin■(7)，這意味著理論上穩(wěn)態(tài)極限現(xiàn)在將達到180，即最大傳輸功率將加倍。

3“工程應用

2004年11月，中國電力科學研究院研制的靜止無功補償器在鞍山弘毅變電站投入運行。該項目是“十五”期間國家重大技術裝備開發(fā)項目，也是我國自主開發(fā)的靜止無功補償器首次應用于電網(wǎng)。鞍山弘毅已成為東北電網(wǎng)11+的樞紐，原有額定容量為60兆瓦的攝像機由于設備陳舊，只能產生20兆瓦的無功功率，動態(tài)無功功率支持能力低，系統(tǒng)電壓水平低，網(wǎng)損大。弘毅變壓器二次66kV系統(tǒng)的鞍形負荷和鞍山主負荷都是沖擊負荷，影響系統(tǒng)電壓，使11+主變壓器過載。本項目采用具有快速調節(jié)能力的靜止無功補償器SVC代替原調節(jié)器，實現(xiàn)了電網(wǎng)的動態(tài)無功調節(jié)，穩(wěn)定了電網(wǎng)電壓，抑制了沖擊負荷和諧波對電網(wǎng)的影響。整套無功補償裝置和所有濾波支路直接接入33kV母線，無功補償容量為80MVA，安徽總容量為12Mvar。濾波器有6個分支，包括2個3階、2個5階和2個7階單調諧濾波器。項目投產后，每年減少網(wǎng)絡損耗18000兆瓦，節(jié)約設備維護費用720萬元和100萬元。表1為66kV母線上靜止無功補償器投入運行前后相關電氣參數(shù)的測量結果對比。表1 SVC調試前后結果對比■從表1可以看出，SVC調試后，系統(tǒng)母線電壓大幅提高，三相電壓更加穩(wěn)定，功率因數(shù)也有所提高。

結論

靜止無功補償器(SVC)連接到電網(wǎng)時可以執(zhí)行不同的功能。SVC提供的經濟、快速、連續(xù)的無功控制比傳統(tǒng)的系統(tǒng)方法更有效。它可以維持系統(tǒng)電壓，平衡三相負載，增加現(xiàn)有輸電系統(tǒng)的輸電容量，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限。此外，靜止無功補償器還起到抑制次同步諧振和降低暫態(tài)過電壓的作用。

電工百科:金屬封閉高壓智能技術開關柜

【摘要】介紹了中壓開關柜智能的相關技術。首先，以微處理器為核心的智能測控保護裝置，充分利用數(shù)字技術和軟件技術，能夠在相同的硬件環(huán)境下實現(xiàn)基本保護功能、控制功能、電量測量功能和通信功能。二是在線監(jiān)測技術，可以在線監(jiān)測柜內母線接頭和斷路器的機械特性。第三，特別介紹了內部開關柜的故障電弧和保護裝置。它用于重要場合的金屬封閉高壓開關柜中。

【關鍵詞】中壓開關柜智能監(jiān)控保護在線監(jiān)控維護機械故障異常溫升故障電弧保護裝置按狀態(tài)。

1概述

配電改造網(wǎng)自動化是未來的發(fā)展方向。為了對變配電網(wǎng)進行運行監(jiān)控和管理、運行計劃模擬和優(yōu)化、運行分析和管理、用戶負荷監(jiān)控和故障報警，變配電網(wǎng)主站需要獲取現(xiàn)場一次設備(中壓成套開關設備、斷路器、變壓器等)的信息。)，還需要一次設備不僅執(zhí)行遠程主站的命令，還要完成現(xiàn)場的合閘和分閘命令，因此需要中壓開關柜(即一次系統(tǒng))來提高智能。

此外，計算機技術和電磁兼容性(即抗強電磁干擾能力)的提高，信息傳感技術、微電子技術、通信和數(shù)據(jù)處理技術的廣泛應用和發(fā)展，也推動了成套中壓開關柜的智能化進程。

智能中壓開關柜主要由硬件和軟件組成:(1)運行可控的高可靠性開關柜；(2)測控保護裝置具有保護、測量、監(jiān)控、控制和通訊等功能。(3)在線檢測裝置可以實時監(jiān)控SF6斷路器、油斷路器等電氣設備和環(huán)境。(4)先進的傳感器可以實現(xiàn)各種信號的可靠轉換；(5)緊湊型和小型化結構，中壓開關柜。

2智能測控保護裝置

2.1智能測控保護裝置的功能

智能測控裝置的核心部件是微處理器。該裝置充分利用數(shù)字技術和軟件技術，集保護、監(jiān)測、控制、測量和通信于一體。在相同的硬件環(huán)境下，可以實現(xiàn)多種功能。

(1)基本保護功能:定向或非定向過流和接地故障保護；低周減載保護；自動重合閘功能(后加速)；零序電壓、過壓和欠壓保護；斷路器故障保護。電流速斷、限速斷和反向時限過流保護。

(2)控制功能:保護跳閘、關閉、遠程和本地控制、各種信號控制和控制對象顯示等。

(3)電量測量功能:可測量相電流、相間和相對地電壓、零序電壓和電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)和電能。

(4)通信功能:可完成與PC機的本地通信或通過變電站通信系統(tǒng)的遠程通信。該設備一般支持modbus協(xié)議和標準通信協(xié)議IEC 870-5-101 (103)、DNP3.0、TCP/IP等。串行標準接口RS232、RS485、工業(yè)現(xiàn)場總線CANBUS、Lonworks等。以太網(wǎng)接口；支持多種通信介質，如雙絞線、光纖和無線。

(5)監(jiān)控功能:斷路器狀態(tài)監(jiān)控、跳閘和閉合回路監(jiān)控以及機器運行的自檢。

故障記錄和記錄功能:可記錄故障類型、發(fā)生時間和故障量的最大/最小值，也可記錄故障波形。

2.2由智能測控保護裝置組成的二次接線

當在開關柜上安裝具有測量、控制、保護和通信功能的智能測控保護裝置時，二次接線非常簡單，智能測控保護裝置與外部單元之間的接線如圖1所示。用戶只需將電壓和電流信號、斷路器狀態(tài)位置信號和出口控制信號與開關柜內相應一次元件的端子連接。

智能測控保護裝置通過采集電壓、電流信號、斷路器狀態(tài)信號等輸入開關量信號和接地故障狀態(tài)，獨立完成數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)保護、控制和故障記錄顯示功能，并通過通信接口完成信息上傳。因此，與傳統(tǒng)的二次技術相比，智能測控保護裝置不僅功能更多、精度更高，而且二次接線更簡單。

3在線監(jiān)控裝置

3.1按狀態(tài)劃分的維護技術

由于高壓電氣設備在電網(wǎng)中的重要性，一旦發(fā)生事故，將會造成局部或大面積停電，造成巨大的經濟損失和社會影響。因此，在運行一段時間后或運行期間，必須對這些設備進行必要的檢查和維護。迄今為止，電力部門一直采用傳統(tǒng)的維護方法:即定期維護技術。所謂定期維護是指在一段特定的時間(如5年)后，對設備進行特定的項目維護。這些項目是設備檢查、零件更換、拆卸檢查等。應該說，這種定期維護技術在減少和防止設備故障的發(fā)生方面起到了很好的作用，但是這種定期維護方法存在很多缺陷。例如，在設備拆卸和檢查期間，需要拆卸斷路器和電氣設備的零件。不僅在運行期間需要斷電，而且根據(jù)項目的不同，還需要相當多的費用。此外，設備狀態(tài)(如溫度、工作電壓等)之間的不一致性。)和設備斷電后的運行狀態(tài)會影響一些數(shù)據(jù)的判斷。

另一方面，隨著科學技術的發(fā)展，電子技術、光學傳感技術、計算機技術和信號處理技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的定期維護技術已經過渡到預測性維護，即基于狀態(tài)的維護。

與傳統(tǒng)的定期維護技術相比，基于狀態(tài)的維護技術具有以下優(yōu)點:

(1)狀態(tài)維修技術的基本點是在運行狀態(tài)下對設備進行實時監(jiān)控和判斷，避免了定期維修帶來的浪費和其他缺點；

(2)狀態(tài)檢修技術以信息技術為基礎，采用自動化管理技術，合理延長設備使用壽命，降低設備運行總成本。

圖2是加拿大溫尼伯馬尼托巴省附近的多爾西測試站中的高壓SF6斷路器的在線檢測系統(tǒng)。在試驗斷路器上安裝各種類型的傳感器，實現(xiàn)電能、機械和SF6氣體的在線監(jiān)測，取得了許多有價值的成果。3.2在線監(jiān)控項目

(1)斷路器機械和電氣性能監(jiān)控。如閉合和打開線圈電流、操作機構特性、接觸行程和速度、振動信號監(jiān)控。

(2)中壓開關柜的內部母線連接處的溫升檢測。

3.3斷路器機械故障的監(jiān)控

3.3.1斷路器閉合和斷開線圈電流監(jiān)控

如果高壓斷路器的操作機構是電磁操作機構，其閉合和斷開線圈通常由DC電源供電，如圖3所示。經驗表明，閉合和打開線圈的電流可用作診斷機械故障的信息，閉合和打開線圈的電流信號可由補償霍爾電流傳感器給出，閉合和打開線圈的電流信號也顯示在圖3中。

在圖中，開始時間是關閉和打開過程的開始時間。t1是線圈中的電流和磁通量上升到足以驅動鐵芯移動的點的時間，即鐵芯開始移動的時間。T2是鐵芯接觸(啟動)操作機構時的負載，也是開關觸點開始移動的時刻。T3是開關的輔助觸點切斷電源的時間，即電磁線圈電路被切斷的時間。可以通過比較電流波形的變化或差異來診斷操作機構的故障程度。3.3.2行程和速度的監(jiān)控

斷路器觸頭的分斷速度對滅弧性能有很大影響。適當提高開斷速度對降低電弧能量和零件燒損有很大影響。然而，開斷速度的過度增加并不一定會改善滅弧性能，而是會增加操作機構的負擔。同樣，斷路器觸頭的閉合速度對滅弧性能有很大影響。因此，測量斷路器觸頭的行程和速度特性并對其進行在線監(jiān)測是非常重要的。為了完成正確的測量，必須選擇合適的位移傳感器。

可以選擇旋轉光學編碼傳感器。增量旋轉光學編碼傳感器可用于測量旋轉角度和方向。通常，旋轉光學編碼傳感器安裝在斷路器操作機構的旋轉軸上。該傳感器的結構原理如圖4所示。

增量旋轉光學編碼通常有三個編碼軌道(軌道A、軌道B和軌道Z)。軌道A和軌道B之間的差異是90度?？梢愿鶕?jù)測量分辨率選擇每周的代碼軌道數(shù)。軌道Z每周一個軌道用于確定旋轉次數(shù)。當重要官員旋轉時，編碼器輸出通道A和通道B之間相差90度的正交脈沖，并將正交脈沖輸入信號處理電路。旋轉軸的旋轉方向可以從通道A和通道B的信號的相對位置來確定。如果通道A在通道B之前，它是正旋轉，而通道B在通道A之前，它是反轉。然后通過加減計數(shù)器對通道A和通道B信號進行計數(shù)，得到旋轉角度的大小和方向，從而可以測量斷路器運動部件的運動和回彈，并計算出動觸頭的行程；開合的同步性；平均速度；超程。劃分后10毫秒內或關閉前10毫秒內的速度(主要是平均速度和最大速度)等。

3.4在線檢測中壓開關柜母線連接處的溫升

3.4.1母線連接處異常溫升的原因

溫度是一個基本的物理量，許多設備故障都是由異常的溫升引起的。正常運行時，高壓電器導電回路的長期工作電流產生的能量轉化為熱能，導致電器材料溫度上升，一般不超過規(guī)定范圍；然而，如果導電回路的接觸不可靠，電氣材料的溫度將升高超過規(guī)定的范圍，并且電氣材料的機械強度和物理性能將下降。因此，國家標準《GB 3906-91 3~35kV高級金屬封閉開關設備》和《GB/T 11021999高壓開關設備及控制設備標準通用技術要求》規(guī)定了不同電氣材料的允許長期工作溫度。

兩條總線的連接點處有一個接觸電阻。當電流流動時，接觸電阻的存在將在結處產生熱量。如果結處的溫度超過規(guī)定值，將增加結處的氧化，氧化結果將導致接觸電阻增加，進而導致發(fā)熱和溫度增加，導致故障。因此，國家標準《GB 3906-91》和《GB/T 11021999》規(guī)定，必須對額定電壓3kV及以上、頻率50Hz的電器進行溫升試驗，如斷路器、隔離開關、封閉式組合電器、金屬封閉式開關設備、負荷開關等產品，以保證設備長時間超過額定工作電流時，電氣連接部位的溫度不超過標準允許值。

3.4.2實時監(jiān)控嵌入應時溫度傳感器的母線溫升位置的溫升

應時溫度傳感器是天然的應時晶體。在特定方向切割后，可以發(fā)現(xiàn)振蕩頻率與溫度有一定的關系。特殊的切割可以加強這種變化，所以F-T特性可以用于溫度測量。

應時晶體有三個晶軸:X、Y和Z。如果切片平面用X和Y表示，則X軸和Z軸的夾角為φ，Y軸和X軸的夾角為φ，則得到以下結果:

f1 = f01+A(t-t0)+B(t-t0)2+C(t-t0)3

在公式中，A、B和C分別是與切削角有關的常數(shù)，與φ和φ有關。F0是t0溫度下的振蕩頻率。如果滿足φ = 9.4，φ = 11.6，則在-80~250℃范圍內，a = 35×10-6/度，b = c = 0。

所以上面的公式變成:f1=f01+A(t-t0)，f1與t成正比

當T0 = 0°C，f0 = 28.2MHz兆赫，代入A值，頻率靈敏度為987.3赫/℃，即溫度變化1℃，頻率變化接近1000赫，分辨率為0.001℃，應時晶體溫度傳感器在-80～250℃范圍內的基本誤差在±0.04～0.075℃范圍內，穩(wěn)定性約為±0.007℃/月，具有相當優(yōu)越的精度和穩(wěn)定比。由于測量值是頻率，所以很容易與計算機配合。

ABB開發(fā)的在線溫升檢測裝置如圖5所示。其特點如下:

(1)當總線通過電流時，其交變電磁場提供溫度傳感器探頭所需的工作功率。當需要40A(50Hz)的電流通過總線時，傳感探頭可以正常工作，而不會由于短路故障而損壞傳感器。

(2)由于測量點處存在強電磁場，且處于高電位，因此采用紅外調制發(fā)射技術。紅外發(fā)光二極管將高電位溫度值(脈沖值)發(fā)送到低電位的紅外接收器。幾個傳感器的測量值可以發(fā)送到同一個接收器。

(3)溫度傳感單元由應時晶體、輔助電源和信號輸出回路組成?？梢苑奖愕匕惭b在母線接頭處。應時晶體溫度傳感器具有體積小、精度高、耐老化性能好的特點。

在ABB于1992年5月提供的新的溫度監(jiān)控系統(tǒng)中，這個極小的溫度傳感單元安裝在一側的中壓開關柜12觸點(總線觸點)的暴露部分，其中三個傳感單元安裝在總線連接處，三個安裝在斷路器上端的連接線處，另外三個安裝在電纜終端處。通常，只使用九個傳感器，因為斷路器下端的接線靠近電纜終端。

4故障電弧保護裝置

4.1內部故障電弧

金屬封閉高電壓開關柜時，由于一些意外因素如小動物、過電壓、濕度、內部電弧等，當然也有誤入帶電區(qū)間、隔離開關誤操作等原因使內部電弧升高。溫度約為15000-20000℃的電弧將直接加熱周圍的絕緣氣體，熱能將通過對流和傳導迅速傳遞，導致開關柜室過壓。當壓力超過允許的壓力極限時，熱氣會沖出封閉柜體的泄壓裝置，熱氣和瞬時壓力波會對配電室的工作人員造成傷害(如呼吸系統(tǒng))；它還可能損壞電氣設備和建筑物。

故障電弧的損壞程度取決于電弧電流的大小和切割時間。例如，在1985年，當天津變電站接通并送電時，發(fā)生了開關柜電弧故障，最終燒毀開關柜8臺機組。2004年4月，某公司配電系統(tǒng)35kV拆甲式開關柜發(fā)生電弧爆炸，導致開關柜電纜室爆炸變形，其后門、側板和側加強筋爆炸變形，配電室木門被沖擊波打開，玻璃窗戶爆炸。

因此，對于重要場合使用的金屬外殼開關柜時，應進行內部故障電弧試驗和故障電弧保護裝置。故障電弧試驗規(guī)定可參見GB 3906-2005和國際電工委員會6227200標準。

4.2故障電弧保護裝置

ABB公司開發(fā)的故障電弧保護裝置已應用于AX1 開關柜；德國默勒公司已經開發(fā)了電弧故障電弧保護裝置。

通用電弧保護裝置由三部分組成:保護主機；過電流和弧光檢測輔助單元；弧光傳感器。

4.2.1弧光傳感器

作為一個光敏元件，它安裝在開關柜總線室內的幾個位置，以檢測故障發(fā)生時光強的突然增加。

4.2.2過電流和弧光檢測輔助裝置

電弧檢測輔助單元從電弧光傳感器收集光信息，并將其傳輸?shù)街鲉卧?。過流檢測輔助單元提供過流操作信息，這是操作標準之一，可以進一步保證弧光保護系統(tǒng)的操作準確性和可靠性。

4.2.3主機保護

它是弧光保護系統(tǒng)的核心，用于管理和控制整個弧光保護系統(tǒng)。它接收檢測到的短路電流和來自弧光傳感器的信息，處理和判斷收集到的數(shù)據(jù)，如果確認是弧光故障，它發(fā)出跳閘命令，使輸入斷路器跳閘，即切斷輸入電源。如果進入的斷路器不能跳閘(拒絕移動)，斷路器故障保護邏輯被啟動，跳閘命令被發(fā)送到上部斷路器以切斷電源。此外，根據(jù)過流和電弧檢測輔助單元發(fā)送的信息，提供電弧故障點和報警信號。

還有一種方法:如果確認是電弧故障，啟動快速短路開關快速接通，將電弧故障轉換成三相短路電流，打開上游斷路器快速滅弧。

圖6示出了故障弧光保護系統(tǒng)的框圖。

結論

(1)智能開關設備是新一代電氣產品。它融合了計算機、信息、控制、傳感器和微技術。通過將各智能單元的通信接口與值班室的計算機連接，可構成一個11+綜合自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)本地和遠程保護，并可實現(xiàn)11+廣域監(jiān)控和診斷。

(2)計算機技術和電磁兼容性的提高，使智能測控裝置比傳統(tǒng)的機電測控產品更加可靠，這一點已被多年的運行所證明。

(3)在根據(jù)狀態(tài)維修技術建立在線監(jiān)測技術和信息技術的基礎上，可根據(jù)實際需要確定在線監(jiān)測項目。

(4)在重要場合使用開關柜時，應配置智能故障電弧保護裝置。

電力百科:無功補償裝置運行中的問題及對策

通過長期的調查研究，發(fā)現(xiàn)低壓無功補償裝置在投切過程中存在諸多問題。本文闡述了問題產生的原因及相應的對策。[關鍵詞]補償裝置元件故障分析相應對策

無功補償裝置是配電系統(tǒng)的主要設備之一。其功能是提高功率因數(shù)，降低功率損耗和功率損耗，改善電壓質量，降低用戶用電費用。因此，供電部門和用電單位對無功補償裝置有很高的要求。然而，無功補償裝置運行中存在諸多問題，主要與補償裝置電氣元件的選擇是否合理、電氣元件使用是否正確、電網(wǎng)中是否存在諧波干擾以及安裝過程等因素有關。

1控制器問題

補償裝置的電氣元件(控制器)中經常出現(xiàn)的問題是補償控制器上的cosφ顯示不準確。這種情況有兩種可能:(1)補償控制器產生誤操作和誤操作，這主要是由電網(wǎng)或負載源中產生的諧波引起的。相應的方法是更換抗諧波控制器或在配電系統(tǒng)中安裝抗諧波元件。(2)補償控制器與采樣電流或電壓有關。當電容器在有負載的正常條件下投入運行時，功率因數(shù)應該從滯后值逐漸增加到1.00。如果電容器再次投入運行，功率因數(shù)應提前，提前值應降至正常。出現(xiàn):1)始終只顯示1.00。2)電網(wǎng)負荷滯后，但補償器總是超前顯示。3)電網(wǎng)負荷處于滯后狀態(tài)，補償器呈現(xiàn)滯后。然而，電容器投入運行后，滯后值不會在正常方向上改變(增加)，但是電容器投入運行越多，滯后值越小。4)電網(wǎng)負荷處于滯后狀態(tài)。雖然補償器顯示滯后值，但滯后值在電容器投入運行后不變，滯后值僅隨負載變化而變化。上述情況:1)這通常是因為采樣電流沒有饋入補償器。2，3)通常是因為采樣電流和采樣電壓相位不正確4)通常是因為開關電容器產生的電流不通過采樣變壓器。補償控制器能夠正常工作，采樣電流必須正確，負載電流和電容切換產生的電流必須從采樣變壓器中反映出來。

2保險絲問題

在無功補償過程中，熔斷器經常會熔斷。(1)原因分析1)熔斷器熔斷與選擇和配置的合理性有關。2)熔斷器熔斷與計算實際開關電流的對應倍數(shù)有關。3)保險絲熔斷與補償控制器的切換時間有關。4)熔斷器熔斷與電網(wǎng)系統(tǒng)或負載設備產生的諧波有關。5)保險絲熔斷與不平衡相電流有關。6)保險絲熔斷與安裝過程、工作環(huán)境等有關。(2)相應對策1)應充分考慮無功補償裝置的特點。在切換過程中，當涌入電流相對較大(通常約15 ~ 30英寸)時，選擇熔體芯是非常重要的。通常選擇M型(具有強過載能力)或相同類型的熔體芯，而不是JL型(具有低過載能力)或相同類型的熔體芯。2)對于熔斷器保護電容器，計算實際開關電流非常重要。然而，由于無功補償裝置的特點，應考慮安全系數(shù)電流。一般情況下，應取實際開關電流的1.35 ~ 2倍。例如，在電壓為400伏、頻率為50Hz、容量為20千伏的電路中，計算每個電路的實際開關電流和安全系數(shù)電流。實際開關電流應為I1 =■×20千伏×1.42≈28.87安，保險系數(shù)電流應為1.4倍I2 =■×20千伏×1.42≈40.41 a3)。保險絲的熔斷與補償控制器設定的開關時間有一定的關系。從網(wǎng)絡中移除電容器后，電容器中的電壓會隨著時間逐漸降低。當間隔很短并投入運行時，剩余電壓和施加的電壓將形成疊加電壓，導致過壓和過流。長期運行肯定會導致電容器擊穿或短路，強電流會導致保險絲熔斷。因此，在設置切換時間時，不應太短。一般來說，開關時間設置在20 ~ 30秒比較合適。4)電網(wǎng)或負載設備中產生的諧波將改變電源原有的50-60Hz電壓特性。當諧波含量高時，由諧波引起的放大基波電流將熔斷保險絲。5)補償裝置運行中三相電流的長期不平衡也會導致保險絲部分熔斷。如果發(fā)現(xiàn)三相電流不平衡，應及時查找原因。如果非三相電流不平衡，最好同時更換三相鐵芯。如果只有一相熔化的鐵芯被更換，受損鐵芯的另外兩相將再次投入運行，并在短時間內熔化。6)熔斷器的熔斷與安裝過程和使用環(huán)境有一定的關系，尤其是使用環(huán)境。有些使用場合溫度非常高，長時間可達70℃以上。在這種情況下，必須采取冷卻措施。

3電容器接觸器問題

在無功補償裝置的投切過程中，電容器接觸器的損壞尤為突出。從主觀上講，電容器接觸器是消耗性的，但從客觀上講，還有其他幾個方面會造成電容器接觸器的損壞。(1)補償控制器設定的切換時間太短，二次吸合產生的疊加電壓導致沖擊電流過大，損壞接觸器。(2)接觸器的損壞與接觸器的正確安裝有一定的關系，特別是接觸器的導體連接部分必須連接緊密，不得松動和套在絕緣套上。(3)當電路中諧波含量高時，電壓和電流波形嚴重失真，基波電流的膨脹會導致觸頭燒損、相間短路或接觸器相對短路，造成接觸器損壞。(4)當電流不平衡范圍值增大時，長期運行也會導致接觸器損壞。(5)接觸器自身的質量問題也有很大關系。目前，國內有很多電容接觸器制造商，型號和很多，但材料和產品質量不盡相同。電流補償要求非常高，因此最好選擇抗浪涌電流、諧波或諧波的電容接觸器。

4電容器問題

電容器在運行中的損壞相當突出，如擊穿無法愈合、短路、鼓肚和運行時間短、容量下降、情況嚴重甚至爆炸。然而，電流電容器基本上是自愈的。在正常情況下，一旦崩潰發(fā)生，它會自動愈合。如果故障頻繁出現(xiàn)，電容器將一次又一次地被完全損壞。(1)電容器損壞情況1)電容器損壞是由補償控制器的質量問題引起的誤切換和誤切斷引起的。2)補償期間瞬時切換的涌入電流非常大，這損壞了電容器。3)電容器因三相電流和電壓長期不平衡而損壞。4)疊加電壓(由于控制器設置的切換時間短)。例如，每個電容的電容為30kvar，由8個通道補償，總補償電容為240kvar。如果切換時間設置為5s，8個通道完全切換之間的時間間隔小于1分鐘(5s×8個通道=40s)。正常情況下，電容器的電壓在斷電后1分鐘內降至50V。如果電容器頻繁開關，就會造成疊加。每個電容器的實際電壓應為380v+(≤50v)+(≤50v)+(≤50v)+(≤50v)+(≤50v)+...n乘以5)對電容器的諧波干擾。(2)相應的對策1)使用更好的質量控制員。2)當補償期間的瞬時浪涌電流非常大時，建議連接電氣部件，例如串聯(lián)30In以上的電抗器。3)如果發(fā)現(xiàn)缺相或三相電流和電壓不平衡，必須及時查找原因并及時解決。4)控制器的設置和切換時間不容易太短，以免形成疊加電壓。如果實際補償容量不足或確實需要頻繁切換，則應增加補償容量或實行就地補償和集中補償相結合。5)如果電網(wǎng)中存在諧波干擾，應及時采取措施安裝濾波裝置或抗諧波元件。

結論

為了改善和提高無功補償裝置所達到的補償要求，有必要了解電網(wǎng)或負載源中是否存在諧波，無功補償裝置電氣元件配置的合理性，以及補償裝置的正確使用，以使無功補償裝置無故障正常運行。

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