消除電力系統(tǒng)諧波對(duì)電容器組投運(yùn)影響的嘗試

1、消除電力系統(tǒng)諧波對(duì)電容器組投運(yùn)影響的嘗試    關(guān)鍵詞: 速斷跳閘;諧波;電容器組;自動(dòng)投切;靜止無功功率;補(bǔ)償裝置(SVC)0 引言 隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展,用戶與電力公司之間的矛盾已經(jīng)逐漸從電能數(shù)量向電能質(zhì)量方面轉(zhuǎn)移。此外,電力市場(chǎng)化改革與分時(shí)電價(jià)機(jī)制的逐步形成也引導(dǎo)電能市場(chǎng)向著優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變。然而電力電子器件和技術(shù)的大量應(yīng)用卻使得我國(guó)原本就不甚理想的電能質(zhì)量愈發(fā)惡化。 1 微機(jī)型保護(hù)裝置在高壓電容器補(bǔ)償投運(yùn)過程中存在的一些技術(shù)問題 1)在合閘時(shí)出現(xiàn)速斷跳閘;2)合閘成功后,運(yùn)行一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)因過壓而跳閘的現(xiàn)象。 1.1 首次原因分析。電容

2、器在合閘時(shí)合不上閘或運(yùn)行一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)過電壓跳閘可能存在以下原因: 1)電容器投入運(yùn)行時(shí)存在合閘涌流;2)電力系統(tǒng)存在諧波;3)微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)定值設(shè)置太小:4)微機(jī)保護(hù)裝置的抗干擾能力太差。 1.2 首次要因確認(rèn)。合閘瞬間出現(xiàn)速斷跳閘后,將電容器進(jìn)線柜的手車?yán)?對(duì)電容器進(jìn)行放電,確保電容器上無電后,將電容器進(jìn)線母線掛上地線,然后拆下電容器的熔斷器,對(duì)電容做絕緣試驗(yàn),全部做完后沒有發(fā)現(xiàn)電容器存在問題。判斷可能是: 1)微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)定值設(shè)置太小;2)微機(jī)保護(hù)裝置的抗干擾能力太差。 1.3 首次制定對(duì)策實(shí)施驗(yàn)證。1)檢查微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)定值設(shè)置,定值設(shè)置正確無誤;2)在微機(jī)保護(hù)裝置的

3、模擬量輸入回路增加濾波器,提高裝置的抗干擾能力;3)重新合閘,結(jié)果,微機(jī)保護(hù)裝置在合閘時(shí)又出現(xiàn)速斷跳閘。 為了進(jìn)一步驗(yàn)證是否是微機(jī)保護(hù)裝置的原因,把另一臺(tái)電容器柜上的保護(hù)裝置拆下,更換到該組電容器的進(jìn)線柜上,重新合閘,結(jié)果,微機(jī)保護(hù)裝置在合閘時(shí)又出現(xiàn)速斷跳閘。 1.4 再次原因分析。經(jīng)過以上試驗(yàn),證明了微機(jī)保護(hù)裝置在合閘時(shí)出現(xiàn)速斷跳閘的原因不在微機(jī)保護(hù)裝置;可能由于系統(tǒng)存在諧波,電容器投入瞬間,產(chǎn)生很大的合閘涌流,造成微機(jī)保護(hù)裝置在合閘時(shí)出現(xiàn)速斷跳閘現(xiàn)象。 1.5 再次要因確認(rèn)。對(duì)電容器組進(jìn)一步深入地檢查,重新對(duì)電容器做絕緣試驗(yàn),仍然未發(fā)現(xiàn)異常情況;于是對(duì)電容器組擴(kuò)大檢查范圍,在檢查的過程中發(fā)

4、現(xiàn),與電容器組配套的電抗器容量只有18Kvar(電容器組的容量為l8OOKvar),只有電容器組容量的1%;電力電容器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:在電力系統(tǒng)無諧波的情況下,為了限制電容器合閘涌流,串聯(lián)電抗器容量的選擇可按電容器容量1%選擇;抑制5次諧波,串聯(lián)電抗器容量的選擇可按電容器容量與56%選擇;抑制3次諧波,串聯(lián)電抗器容量的選擇可按電容器容量1112%選擇;根據(jù)以上分析,初步可以斷定,造成微機(jī)保護(hù)裝置在合閘時(shí)出現(xiàn)速斷跳閘和運(yùn)行過程中出現(xiàn)因過電壓而跳閘現(xiàn)象是由于系統(tǒng)存在諧波,串聯(lián)電抗器容量比例又太小,抑制不了諧波和因諧波而產(chǎn)生的合閘涌流而引起的。 1.6 再次制定對(duì)策實(shí)施驗(yàn)證。為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述結(jié)論,我

5、們對(duì)電容器保護(hù)裝置設(shè)置了斷路器合閘啟動(dòng)錄波和分閘啟動(dòng)錄波功能。強(qiáng)行投入電容器組,在電容器運(yùn)行過程中,我們觀察了電容器母線電壓和電流的變化,發(fā)現(xiàn)電壓從9.8KV逐步上升到11KV左右,電流也隨之增大。同時(shí)伴隨著變壓器的嗡嗡聲也在加劇。保護(hù)裝置隨之跳閘。此時(shí)通過對(duì)電容器單元錄波圖形分析如下: 從系統(tǒng)母線電壓波形可以看出,前五個(gè)正弦波形發(fā)生了畸變,明顯看出含有五次諧波,從第六個(gè)波形的l/3處開始又恢復(fù)成了標(biāo)準(zhǔn)的正弦波; 從放電電壓波形可以看出,前五個(gè)正弦波形發(fā)生了嚴(yán)重的畸變,明顯看出含有五次諧波,從第六個(gè)波形的1/3處開始變成了一條趨向于零的直線; 從電流波形可以看出,前五個(gè)正弦波形發(fā)生了畸變,明顯

6、看出含有五次諧波,從第六個(gè)波形的l/3處開始變成了一條趨向于零的直線: 從錄波圖形可以看出,跳閘時(shí)刻發(fā)生在第六個(gè)周波的l/3處。根據(jù)電壓、電流波行分析,系統(tǒng)中確實(shí)存在很強(qiáng)的五次諧波,與理論分析結(jié)果完全吻合。 2 實(shí)施方案 我們根據(jù)以上理論和系統(tǒng)諧波實(shí)際情況著手做了以下兩次試驗(yàn): 第一次,將電容器容量甩掉1/3,即由原來的1800Kvar改為12O0Kva r,進(jìn)行合閘,結(jié)果出現(xiàn)跳閘;第二次,將電容器容量再甩掉l/3,即由原來的1200Kvar改為600Kvar,再進(jìn)行合閘,此后工作正常。以上現(xiàn)象消失,再通過計(jì)算機(jī)查看電壓電流波形顯示正常。 由于在設(shè)計(jì)電容器補(bǔ)償時(shí),沒有考慮到諧波對(duì)電容器運(yùn)行的影

7、響,以致選用電抗器的容量過小:因而造成了電容器組不能投入運(yùn)行和不能正常運(yùn)行的結(jié)果。投入6OOKvar電容器后,系統(tǒng)功率因數(shù)正好能滿足供電部門對(duì)功率因數(shù)不低于O.92要求,此時(shí),串聯(lián)電抗器的容量只有電容器容量的3%。由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制,不大可能完全按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求來改進(jìn)。如果用戶的用電負(fù)荷增大,還是難以滿足系統(tǒng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)囊?對(duì)用戶來說,這是很遺憾的事情。 3 結(jié)語(yǔ) 日前,電容器行業(yè)針對(duì)不同的情況大致采用以下幾種補(bǔ)償方式: 1)對(duì)用電負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的用戶,如系統(tǒng)變電所,多采用固定補(bǔ)償方式,即電容器投入系統(tǒng)運(yùn)行后,就能滿足系統(tǒng)對(duì)無功功率補(bǔ)償?shù)囊?功率因數(shù)在O.921之間)。        2)對(duì)用電負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定,用電負(fù)荷變化不頻繁而且規(guī)律性很強(qiáng)的用戶。例如,每天上午八點(diǎn)到晚上十點(diǎn)鐘,用電負(fù)荷比較大;每天晚上十點(diǎn)鐘到第二天早上八點(diǎn)鐘,用電負(fù)荷比較小。多采用電容器分組的方式,值班人員可根據(jù)這一變化人工投切電容器組。 3)對(duì)用電負(fù)荷變化頻繁的用戶,如煤電系統(tǒng),根據(jù)用電負(fù)荷的變化,多采用電容器分組自動(dòng)投切的方式。 4)對(duì)用電負(fù)荷變化非常頻繁的用戶,如冶金鋼鐵、電氣化鐵路、城市建設(shè)等行業(yè)中、采用靜止無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)比較合適,它動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比較快,時(shí)間為毫秒級(jí),可適時(shí)跟蹤負(fù)荷的變化調(diào)整無功功