緊湊型並聯電容器成套裝置的製作方法

2023-10-26 06:39:07

專利名稱：緊湊型並聯電容器成套裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種緊湊型的並聯電容器成套裝置。
背景技術：
我國500kv變電站採用550kv/220kv/35或66kv三級電壓，低壓側接入無功補償
裝置，是變電站的重要組成部分。目前在變電站設計中，普遍側重高電壓等級的設計優化，通過優化接線型式、採用緊湊型設備、壓縮配電裝置尺寸等措施，來提高變電站的可靠性、降低佔地面積、降低工程造價。但對主變低壓側仍延續最初的思路和模式，均採用常規設備和常規配電裝置，多年來並無明顯的發展變化，佔地很面積大，如在高中壓側採用緊湊型設備的500kv變電站中，主變低壓側佔地達全站總面積的26 31%。隨著電網建設的高速發展，變電站規模和容量越來越大，主變低壓側設備增多、佔地面積大的問題也越來越突出。由於土地是不可再生資源，為進一步落實合理利用土地、切實保護耕地的基本國策，迫切需要進行主變低壓側的優化設計，這些問題的解決必將提升變電站的整體設計水平，提高運行可靠性。35kv或66kv並聯電容器組是500kv變電站中重要的無功補償裝置。在超高壓電網中，並聯電容器主要用於向電網提供可階梯調節的無功，提高功率因數，減小無功的遠距離傳送，從而降低電網有功損耗，增加輸送容量，減少線路壓降，改善電壓水平。在500kv變電站工程中，應用最為廣泛的是框架式並聯電容器成套裝置，該裝置通常由電容器組、串聯電抗器、電流互感器、放電線圈、避雷器、接地開關和支持瓷瓶等設備組成，其核心部件是多臺金屬殼式電容器(通常稱為單元電容器或電容器單元)通過串並聯連接並裝設於金屬框架上的電容器組，其餘設備相機布置，裝置周圍設置圍欄，以保證人身安全。在並聯電容器成套裝置中，通常需配置一定容量的串聯電抗器，關於串聯電抗器的作用，在《33(T500kv變電所無功補償裝置設計技術規定》(DL 5014-92)歸納起來主要有(1)減少網絡中諧波源對電容器過負荷的影響；(2)減小電容器組湧流的倍數和湧流頻率；(3)減小電容器側的短路容量；(4)抑制電容器迴路中產生高次諧波諧振及諧波的過分放大；(5)減少電容器組斷路器在兩相電弧重燃時的湧流以利滅弧。在實際電力系統中，設置串聯電抗器的主要目的是為了限制電容器組迴路的湧流和抑制高次諧波，即上述第(2) 和(4)項功能。在《並聯電容器裝置設計規範》(GB 50227-2008)中對串聯電抗器的安裝位置做出了規定並聯電容器裝置的串聯電抗器宜裝設於電容器的電源側(前置)，並應校驗其耐受短路電流的能力。當油浸式鐵心電抗器和乾式鐵心電抗器的耐受短路電流能力不能滿足裝設電源側(前置)時，應裝設於中性點側(後置)。目前，500kv變電站主變低壓側安裝的35kv或66kv並聯電容器裝置多數採用框架式電容器組，其串聯電抗器採用乾式空芯電抗器，其耐受短路電流能力滿足要求。遵照此規程串聯電抗器幾乎無一例外裝設於電源側(前置)，如圖1、圖2所示。

發明內容
本發明的目的是提供一種佔地面積小、且系統運行可靠性高、經濟性好的緊湊型並聯電容器成套裝置。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案
本發明包括接地開關、並聯電容器組以及與並聯電容器組相連接的串聯電抗器、避雷器和電流互感器，所述串聯電抗器中的A、B、C三相疊加放置，且串聯電抗器位於並聯電容器組後面的中性點側。所述並聯電容器組中的A、B、C三相疊加放置，分成前後兩個塔架，兩個塔架中間設置電流互感器。在所述的串聯電抗器兩端設置過電壓阻尼裝置。在並聯電容器成套裝置的中性點處設置接地端子。為並聯電容器組設置移動式升降檢修平臺。所述的接地開關和避雷器設置在並聯電容器組的進線端。採用上述技術方案的本發明，具有以下優點。1、將並聯電容器成套裝置中的並聯電容器組和串聯電抗器的三相分別疊加放置， 使得佔地面積不到常規方案的60%，有效節約了佔地，其分析如表1所示。
項目常規方案緊湊型方案間隔長度(m)24. 323. 5間隔寬度(m)95間隔面積(m2) 209 118佔地百分數(％)10054%表1
2、打破常規的技術偏見，將串聯電抗器設置在並聯電容器組後面的中性點側，即串聯電抗器後置。這樣，在正常運行時，不但串聯電抗器相地和相間電壓很低，而且電容器組和避雷器承受的相對地和相間電壓較低，與系統電壓相等，從而在系統運行可靠性、經濟性等多個方面相較於將其設置在電源側(前置)都更為合理。另外，在串聯電抗器和電容器組三相疊放時，由於串聯電抗器和電容器組均為低位布置，共用一個圍欄。由於成套裝置中的避雷器安裝在電容器組的進線端，接地開關在操作時必須安裝在圍欄外，因此，串聯電抗器後置較前置，使布置更為順暢，引線簡單，並且能適當減小裝置的長度，節約佔地。3、在串抗兩端加裝過電壓阻尼裝置，可有效抑制斷路器在開合併聯電容器時產生的過電壓，以防止其損壞串抗絕緣，其主要體現在
i、降低操作波陡度產生的操作過電壓，其電壓上升陡度高易損壞電抗器的匝間絕
緣；
ii、降低操作波幅度使合閘過電壓一般不超過1.5倍。分閘時重燃過電壓一般不超過 2. 2 倍；
iii、縮短操作波過程使操作波過程縮短，控制在l(T20ms以內。4、並聯電容器成套裝置的中性點處設接地端子，不設中性點接地開關。這樣做有如下好處首先可節約一個接地開關，節約投資；另外，可以使安裝電容器成套裝置的安裝置用地從深度上減少0. 5m，可節約佔地。
5、取消放電線圈，利用電容器單元已有的放電電阻進行放電，從而簡化了裝置結構。


圖1為原有並聯電容器成套裝置的斷面圖。圖2為原有電容補償迴路的接線布置圖。圖3為本發明緊湊型並聯電容器成套裝置的斷面圖。圖4為本發明電容補償迴路的接線布置圖。圖5為串聯電抗器前置情況下66kV並聯電容器成套裝置電壓向量圖。圖6為串聯電抗器後置情況下66kV並聯電容器成套裝置電壓向量圖。
具體實施例方式在論述本發明的結構之前，本發明作以下分析，S卩串聯電抗器在並聯電容器成套裝置中不同的安裝位置對系統運行可能造成的影響。1、無論串聯電抗器接在電容器組的電源側(前置)或是中性點側(後置)，其阻抗特性是完全一樣的，因此，均可實行背景技術中所描述的第(1)、(2)、(4)、(5)項的作用。但僅在串聯電抗器前置的情況下才可實現第(3)項功能，即減小電容器側的短路容量。這對電容器組在短路時有一定的好處。而對於框架式電容器組，由於其結構形式，承受短路時的動穩定要求是沒有問題的，另外電容器配有短路保護與速斷過流保護，保護能夠正確動作，因而單元電容器的熱穩定也是沒有問題的。所以，串聯電抗器不是限制短路的必要條件，也並非必須前置。(2)不同的串抗安裝位置對迴路中短路電流水平的影響不同，因而對串抗的性能要求有所區別。考慮當前製造廠家生產和供貨的實際情況，工程中廣泛使用的串抗率為5% 或12%的乾式空心串聯電抗器，均能滿足耐受短路電流能力的要求，可前置也可後置，並不會造成實際工程投資的增加。(3)串聯電抗器設置於電容器迴路的電源側(前置)可限制短路電流，但在12%串抗率的情況下短路電流在迴路工作電流的8倍以下，而短路保護的整定值一般在迴路工作電流的壙12倍之間，在此情況下，有可能繼電保護的靈敏度將降低，影響系統運行的可靠性。 因此，在該情況下，選擇將串聯電抗器設置於電容器迴路的中性點側(後置)是較為適宜的方案。(4)串聯電抗器設置於電容器迴路中性點側(後置)時，電抗器的相間電壓很低，約為系統電壓的5%或12%。因此，同樣的設備後置安裝，則相間絕緣裕度增大，可大大降低電抗器相間短路機率。這點特性對於本課題中電抗器三相疊裝的布置方案尤其重要。因為串聯電抗器三相疊裝布置時，受到設備安裝高度和空間的限制，相與相間的空間較為狹窄，發生相間短路的機率增大。當串聯電抗器前置布置時，由於相間電壓很大，無疑增加了系統故障的風險。而將串聯電抗器後置時，由於電抗器的相間電壓僅為前置時的5%或12%，可大大降低電抗器相間短路的機率。因此，當採用緊湊型布置的串聯電抗器產品(尤其是三相疊放布置)時，將串聯電抗器設置於電容器迴路的中性點側(後置)是更為優化的方案。( 5 )當串聯電抗器設置於電容器迴路的電源側(前置)時，正常運行情況下，串聯電抗器與電容器組和避雷器承受的相對地和相間電壓均很高。對於5%或1 電抗率的串聯電抗器，迴路中串抗與電容器組承受的電壓分別為系統電壓的1. 05倍或1. 12倍。對於66kV 或35kV並聯電容器成套裝置，串聯電抗器、電容器組所配置的66kV或35kV絕緣子以及避雷器瓷套管的絕緣水平均不能滿足要求。基於上述的理論分析，本發明作了如下改進它包括接地開關1、並聯電容器組2 以及與並聯電容器組2相連接的串聯電抗器6、避雷器8和電流互感器4，上述的並聯電容器組2、電流互感器4和串聯電抗器6均設置在圍欄7內。在電源進線側設置接地開關1， 在並聯電容器組2的進線端設置避雷器8，串聯電抗器6中的A、B、C三相疊加放置，相鄰兩相之間設置支柱絕緣子3，且串聯電抗器6位於並聯電容器組2後面的中性點側。需要說明的是，上述的串聯電抗器6為乾式空芯串聯電抗器，如圖3、圖4所示。以12%電抗率的串抗為例展開分析，圖1顯示了 66kV電壓等級下，電抗率為1 的串聯電抗器前置安裝時，迴路中電壓的分布情況。由圖1可知，a區域中設備承受的電壓為系統電壓，而b區域中由於電抗器的作用，該區域設備承受的電壓為1. 12倍的系統電壓。電容電壓 Iie與電抗電壓1^方向相反，二者的向量和為系統電壓Iii，即
權利要求
1.一種緊湊型並聯電容器成套裝置，它包括接地開關(1)、並聯電容器組(2)以及與並聯電容器組(2)相連接的串聯電抗器(6)、避雷器(8)和電流互感器(4)，其特徵在於所述串聯電抗器(6)中的A、B、C三相疊加放置，且串聯電抗器(6)位於並聯電容器組(2)後面的中性點側。
2.根據權利要求1所述的緊湊型並聯電容器成套裝置，其特徵在於所述並聯電容器組(2)中的A、B、C三相疊加放置，分成前後兩個塔架，兩個塔架中間設置電流互感器(4)。
3.根據權利要求1或2所述的緊湊型並聯電容器成套裝置，其特徵在於在所述的串聯電抗器(6 )兩端設置過電壓阻尼裝置(9 )。
4.根據權利要求3所述的緊湊型並聯電容器成套裝置，其特徵在於在並聯電容器成套裝置的中性點處設置接地端子(10 )。
5.根據權利要求4所述的緊湊型並聯電容器成套裝置，其特徵在於為並聯電容器組設置移動式升降檢修平臺。
6.根據權利要求1所述的緊湊型並聯電容器成套裝置，其特徵在於所述的接地開關 (1)和避雷器(8 )設置在並聯電容器組(2 )的進線端。
全文摘要
一種緊湊型並聯電容器成套裝置，它包括接地開關、並聯電容器組以及與並聯電容器組相連接的串聯電抗器、避雷器和電流互感器，串聯電抗器中的A、B、C三相疊加放置，且串聯電抗器位於並聯電容器組後面的中性點側。本發明打破常規的技術偏見，將串聯電抗器設置在並聯電容器組後面的中性點側，即串聯電抗器後置。這樣，在正常運行時，不但串聯電抗器相地和相間電壓很低，而且電容器組和避雷器承受的相對地和相間電壓較低，與系統電壓相等，從而在系統運行可靠性、經濟性等多個方面相較於將其設置在電源側(前置)都更為合理。
文檔編號H02H9/04GK102545233SQ201010584530
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者左強林, 曹志民, 楊光, 梁琮, 王偉, 耿建風, 趙彥軍, 顧爾重, 龍玉保 申請人:左強林, 曹志民, 梁琮, 河南省電力勘測設計院, 耿建風, 顧爾重, 龍玉保