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低壓變配電自動無功補償裝置的控制與應用

文章出處:安高電氣人氣:-发表时间:2016-11-02 08:48【
摘要 : 隨著居民對供電質量的不断提高的需求,电力系统如何实行自动化控制越来越受到重视,特别是在各种技术融合在一起的自动无功补偿的实现和运行、控制、管理等综合自动化提供了可靠的技术与保障。本文主要分析低壓變配電自動無功補償裝置的控制與應用。

隨著居民對供電質量的不断提高的需求,电力系统如何实行自动化控制越来越受到重视,特别是在各种技术融合在一起的自动无功补偿的实现和运行、控制、管理等综合自动化提供了可靠的技术与保障。本文主要分析低壓變配電自動無功補償裝置的控制與應用。

  無功補償是各工廠和高層建築變電所的必備措施,較多單位采用人工定時投切電容,甚至長期接用不切除,由于負荷波動,固定補償有可能過補償甚至倒送無功功率,不僅導致損耗增加。還對電網帶來損耗。正因如此,有的地區供電局對工廠企業變電所的無功電度表裝設有止倒裝置。電力系統實現運行控制和調度管理綜合自動化,具有如下明顯的優點:①解放勞動力,使運行管理人員從以往複雜的勞動中解放出來;②智能化的運行控制管理,可避免誤操作等人爲因素造成的各種事故,提高系統運行過程中的安全性、穩定性及可靠性;③便于實現綜合優化控制,降低能耗,提高電能的利用率與勞動生産率;④綜合自動化裝置的高度集成化和模塊化結構,使運行維護十分便利。低壓變配電綜合自動化包括35kV以下電壓等級的終端用戶變電所的內容,由于10(35)kV/380V終端用戶變電所在電力系統中涉及面最廣,也是電能最終分配並直接送往用戶産生經濟效益的變電所,其運行安全可靠性、經濟效益以及自動化程度的高低,直接影響電力系統的整體水平。10(35)kV/380V終端變電所一般分布在工礦企事業、商業、生活區等負荷相對集中的地方,具有負荷回路多、開關類型多、故障率高等特點,是電力系統中實現綜合自動化難度較大、也是我國目前進行綜合自動化方面最薄弱的領域。進行這方面的研究對提高運行安全、可靠性及經濟效益等方面都有重要的現實意義。

  1.低壓變配電自動化的特點

  變電所綜合自動化的特點可概括爲:①綜合化,即在功能上實現綜合化。由于低壓變配電的綜合自動化是在各種技術融合在一起形成的,它能夠在系統內部的全部常規二次設備的所有功能。微機保護代替了常規繼電器,同時微機化的監控裝置綜合了儀表屏、操作屏、模擬屏、運動裝置,有載調壓、無功補償、中央信號系統和光字牌的功能。當微機保護與綜合監控裝置接口時,還可以實現故障錄波、故障測距及小信號接地報警等功能。②運行管理智能化。綜合自動化系統不僅需要完成變電所內的所有常規自動化功能,比如自動報警、自動報表、電壓無功自動調節、事故判別與處理等,同時還具有在線自診斷功能,時刻監視自身性能是否完好的特點。③結構上電腦化。變電所綜合自動化系統一般采用多CPU分布式結構,其內部的主要插、部件和功能模塊全部實現微機化,它們分工合作,相互之間通過網絡總線連成一個有機的整體。④操作監視屏幕化。變電所實現綜合自動化後,常規方式下的儀表屏、模擬屏、操作屏等被CRT取代;儀表讀數、系統狀態模擬接線圖等在CRT屏幕上實時地加以顯示,通過CRT屏幕和計算機鍵盤和鼠標完成常規操作屏上所有的跳、合閘操作;常規光字牌報警被CRT屏幕相應畫面的閃光和文字提示所取代。運行人員可以通過控制中心遠端屏幕顯示器對所有遠方設備進行全方位的監控操作。

  2.微機控制無功自動補償裝置的原理

  電力系統的負荷分兩部分:一是有功負荷;另一是無功負荷。有功功率主要與頻率有關,即與凍動機的油門開度有關。而無功功率則與電壓有關,即與發電機的勵磁有關。所以,發電帆的勵磁電流是系統無功功率的主要來源。

  一個繼電器控制一台交流接觸器,每台交流接觸器再控制一组電容器,并用交流接觸器的辅助接点控制電容器组的放电电阻。第三个相同点是在交流接觸器的上侧均装有熔断器和隔离开关,分别做短路保护和隔离电源用。其不同之处,最主要的是各组電容器的容量不一定一样。(1)对无功补偿自动投切装置的要求。①能根据无功负荷的变化自动投切電容器组,使功率因数保持在0.95以上,且不过补偿。②能实现電容器组自动循环投切,使電容器、接触器的使用几率接近,以延长使用寿命。③具有过电压等保护功能。④在轻负荷时,不会引起電容器组投切振荡现象。⑤元器件性能稳定可靠,受环境影响小,便于维护。(2)补偿级数的选择。补偿级数(即补偿電容器的分组数量)越多,补偿的精度越高,但随着补偿级数的增加,装置的成本会大大提高,而且補償裝置的体积也会增大。应综合考虑补偿精度、成本等因素来确定。对于配网低压无功补偿,可采用11级,前9级为等容量以满足基本补偿,后2级为小容量以提高补偿精度。以1台180kvar的補償裝置为例,前9级为每级18kvar,后2级为每级9kvar。

  一般4~9月份是農村用電的高峰季節,1~3月份及10—12月份爲低谷負荷季節;即使在同一月或同一天,晝夜用電情況也很不相同,無功補償容量應能隨負荷情況而變化,否則在用電低谷時,無功補償量過大,將出現過補償等現象,會造成電網電壓過高,損壞電氣設備等事故。因此,農村電網的無功補償宜采用能自動投切的補償方式。選用補償容量時,應以用電低谷時所需的補償容量爲准,高峰負荷時,通過自動投切裝置投入備用電容器。自動無功補償控制線路。它可以自動和手動控制。

  其工作原理:將轉換開關SA打到自動投入位置,由于電流繼電器KA2的起動電流整定值較KA1的整定值小,當負荷增大時,KA2先動作,而後KA2動作,接通時間繼電器KT1,其觸點延時閉合,斷路器輔助合閘線圈YA得電,斷路器QF合閘,電容器組自動投入運行。投入後由于斷路器常閉輔助觸點QF斷開,KT1線圈失電並複歸。當負荷電流減小時,KA1先複歸,繼續降到電流繼電器KA2的整定值時,KA2複歸,其常閉觸點閉合,時間繼電器KA2得電,其觸點延時閉合後又接通了跳閘線圈Y回路,斷路器跳閘,切除電容器組。事故跳閘的中間繼電器KA的作用是利用其常閉觸點和合閘線圈YA相串聯,可避免在電容器組內部發生故障時仍行自動投入。

  3.低壓變配電無功補償控制方式及應用

  低壓變配電中有許多感性負載,他們要依靠電磁場來傳遞能量或轉換能量,如變壓器和電動機等設備。在能量的轉換過程中,一個周波內設備繞組吸收電源的功率和送還給電源的功率相等,沒有能量消耗,只有能量轉換,這種功率叫感性無功功率。它的電流相量滯後于電壓相量90°;電容器接人交流電網中,在一個周波內充電吸收的能量和放電放出的能量相等,也不消耗能量,只有能量轉換,這種功率叫容性無功功率,它的電壓相量滯後電流相量90°。所以,可以用並聯電容器的容性無功功率來補償感性無功功率,使電網輸送的無功功率減小,從而達到提高功率因數、提高電壓質量、減少電能損耗和提高電網輸送電能的目的。

  3.1 低压电力网无功补偿方式的分类 低压电力网无功补偿的方式按安装方式可分为集中补偿和分散补偿(分组补偿和个别补偿)两种;按控制方式(投切方式)可分为固定补偿和自动补偿(自动投切)两种。其中:①集中补偿是把電容器集中在低压变配电的某一处(一般在低压配电室中),对整个低压变配电进行补偿。②分散补偿是把電容器分散安装在感性用电设备(如电动机、电焊机等)处,采用与电感负载同时投切的方式进行就地补偿。③固定补偿是用固定容量的電容器进行补偿,同时投入,同时切除。④自动补偿是用自动投切装置,随着功率因数的高低或无功功率的大小,自动调整(投切)電容器的补偿容量,使低压电力网的功率因数控制在合格的范围内。

  3.2 低压电力网无功补偿方式的选择与应用 我国农村电力网的功率因数一般在0.5-0.7之间,无功消耗比较大,所以安装并联電容器来补偿电网中的感性无功功率是提高农村电网功率因数最简单、最有效的办法。在农村低压变配电中,无功补偿分为电动机就地补偿、變壓器就地补偿和低压集中补偿。低压电力网无功补偿的接线方式:①电动机就地补偿電容器组的接线直接起动的电动机补偿并联電容器,可直接并人电动机的接线端子上,与电动机同时投切。电动机和電容器之间不需要装设任何开关设备。②變壓器补偿電容器组的接线變壓器补偿最简单的安装方式,是通过低压熔断器直接连接在配电變壓器低压出线端,随配电變壓器同时投人或切除,低压熔断器作为并联電容器的保护器。③低压集中補償裝置的接线低压集中補償裝置是将電容器组集中装设在配电變壓器的低压母线上对低压电力网进行补偿,并能有效快速地切除和防止電容器故障,最简单的低压集中補償裝置应包括并联電容器组、熔断器以及放电电阻三部分。

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