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动态无功补偿设备应用分析

变电站的无功装备水平,一方面决定了用户的用电质量,另一方面决定了输电系统的安全稳定与经济运行,是电网电压无功管理中至关重要的环节。高品质变电站电压无功控制,对提高电网的电压稳定能力,改善供电质量,减少无功流动,降低线路损耗具有重要意义。

  动态无功补偿设备

  应用背景

  一是变电站电容器组的投切方式大多为手动投切。如果根据“任何时刻不过补”的原则手动投入电容器,会导致大量的电容器在变电站里被闲置,使设备利用率降

  低。为避免上述情况,有的变电站根据负荷的需要改动电容器组内投入电容器的数量。但这样又改变了串联电抗器与电容器的比例,存在谐振的危险,技术上也存在

  隐患。

  二是即使安装了电压无功调整装置的变电站,频繁投切也会带来相当严重的隐患。由于投切机构为接触器或断路器,无法适应不断变化的无功负荷的需要,因此频繁投切很容易对电网造成冲击,致使电容器接触器与断路器损坏。

  为确保任何时刻变电站的无功控制都处于最佳状态,变电站需要一种具有动态、连续调节能力的无功调节手段,磁控电抗器(MCR)因此得到应用。

  MCR技术原理

  MCR源自磁放大器以及传统饱和电抗器。但是这两种产品响应速度慢、损耗大、噪音大、谐波大,长期以来没有得到广泛应用。“磁阀”概念的提出,大大改善了饱和电抗器在损耗、噪音以及谐波等方面的性能,为饱和电抗器性能上的突破奠定了基础;而控制技术与电力电子在饱和电抗器中的创新应用,更是从根本上改变了传统饱和电抗器响应速度慢和控制难度高的缺点。一种高度可靠、更低损耗、更低谐波、更小占地面积、更易维护且基本免维护的高低压动态无功补偿装置MCR,为广大用户提高功率因数、改善电能质量、提高自动运行水平,提供了全新的选择。

  MCR由一个四柱铁芯和绕组组成,中间两个铁芯柱为工作铁芯。由于可控硅接于控制绕组上,其电压很低,约为系统额定电压的1%左右,从而大大提高了运行可靠性。当工作绕组两端接上交流电压时,控制绕组就会感应出相应的电压。以控制绕组的匝数为工作绕组的1%计,可控硅T1和T2上的电压仅为工作电压的1%,通过控制T1、T2的触发角即可控制直流激磁。触发角越小,铁芯饱和度越高,电抗器的感抗越小。因此,只要控制T1和T2的触发角大小,就可以平滑地调节MCR的容量。此外,MCR具有自耦励磁功能,省去了单独的直流控制源。MCR的另一特点,是小截面铁芯处于极限饱和状态,而其他铁芯则处于不饱和状态,这就降低了有功损耗,降低了谐波含量,噪声也变得较小。

  MCR应用实例

  将MCR技术用于变电站的无功补偿系统,将使变电站的无功装备水平产生质的飞跃,大幅提高变电站无功补偿精度和快速调节能力。MCR技术在实现高功率因数的同时,使变电站的无功调节从手动、分级、有触点的调节方式升级为自动、连续、无触点的调节方式,避免了电容器投切动作,有效改善了电压质量,大幅降低了有载调压开关的动作次数,使现有电容器得到了最大限度利用,延长了设备寿命,进而提高电网的安全运行水平。

  临朐县供电威尼斯正规官网杨善变电站安装MCR之前,电容器组容量为1500千乏,但为了避免过补,平时只投入900千乏的容量,电容器容量利用率仅为60%,平均功率因数仅为0.92~0.93。而且由于是通过拆除一些电容器组的熔断器的方式实现手动调节,电抗器与电容器的配比发生了变化,存在谐振隐患。安装了600千乏的MCR后,功率因数达到0.97~1.0,电容器容量利用率100%,全部调节自动进行,彻底避免过补,减少了600千乏的无功容量传输,降低了线损。电压质量提高,电网的动态无功储备增加,电网安全运行水平提高。

  在将MCR安装到变电站时(如图),变电站原有的电容器组不需作任何改造,MCR与电容器组共用断路器。

  改造35千伏杨善变电站无功补偿时,安装了PDWG-MCR-600型无功补偿装置,功率因数由0.93提高到0.98,10千伏母线电压合格率由97.94%提高到98.01%。随着功率因数的提高,无功电流逐渐减小,变压器铜耗因此降低,同时线路损耗也随之降低。降损电量包括变压器铜耗降损电量和高压侧线路降损电量。

  通过补偿前后的运行数据对比(见表),在杨善站现有负荷状况基础上,安装该装置每年直接收益达到14334元。

  通过给杨善变电站安装MCR型无功补偿装置,验证了该装置具有运行可靠、安装与维护便利、具有动态连续控制无功的优势,在变电站补偿、线路补偿、低压配变补偿等方面均取得了理想效果。MCR型无功补偿装置的使用,可以大幅降低有载调压开关、电容器投切开关动作次数,避免了电容器组频繁的投切动作,提高了电网的运行可靠性。


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