浅谈10kV线路自动无功补偿装置在电网中的应用

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　　摘要：本文从传统10kV线路无功补偿装置面临的多项实际问题出发，综合目前配网设备中最新的自动化技术，应用了具备自动投切、自我保护、数据实时采集和记录等功能的新型10kV线路无功自动补偿装置，并经一系列的分析和改进，使设备能够通过简单的带电作业即完成安装，达到了规模化投运的要求。
　　关键词：10kV线路；无功自动补偿装置；应用
　　前言
　　我市经济近年来发展迅速，用电负荷年年创新高，而与此同时，10kV线路中的感性无功潮流也随之增大，这就使一方面，线路功率损耗和电压损耗增加，影响电网的经济运行和供电质量；另一方面，在夏季高温期间，线路中感性无功的不断增加影响到了变电站的正常运行，对电网的安全稳定构成了威胁。10kV线路容性无功的合理补偿已变得非常需要。而传统10kV线路容性无功补偿设备的投撤是由人工操作的，每次将补偿设备投入运行或撤出运行均需线路运行人员到现场操作才能完成，这样，运行维护的工作量就非常大；在实际工作中，设备的投撤与电网稳定运行的实时要求也会有一定脱节；另外，传统设备缺少自我保护，在谐波干扰、过电压等外界因素影响下，设备寿命较短，甚至会发生爆炸，严重影响人员和其他设备的安全。在此背景下，我局结合无功补偿实际情况和10kV线路无功自动补偿技术的可能性，开展了10kV线路无功自动补偿科技项目研究。
　　1、10kV线路无功自动补偿项目的实施
　　自项目立项后，我局对10kV线路无功自动补偿设备所需的相关资料、生产厂家和10kV线路无功潮流的特点进行了大范围搜查和分析，并根据前期调查编写了可行性报告。从进网许可、企业品质、可提供的服务、设备可靠性和功能价格等多方面进行分析、评估，最后选择了金华金凤凰电气有限公司的10kV线路无功自动补偿器作为我局科技项目试用设备。
　　经过前期的准备，开始进行单台设备的挂网试验，分别在萃溪234线、开山243线和月形959线等3条10kV线路的主线上安装并投运了自动无功补偿设备，每月收录、分析现场数据。对其自动投切功能、自我保护功能和数据传输功能进行相应的监测。同时，根据施工安装的现场实际，对设备的安装图纸、安装要求和相应的施工步骤进行多次改进和规范。根据投运后设备的投撤情况、运行情况和对线路无功潮流的影响，对设备的部分缺陷逐步整除，对运行参数的设置制订了相应合理的策略，对现场数据的收集和传输内容进行调整。
　　因10kV线路无功补偿装置都安装在主线或大支线上，如果停电安装，要投运多台设备，必然会形成较大范围的停电，这是当前供电服务和用电形势所不允许的。为此，在如何能够实现既能投运设备又不形成较大范围停电的问题上，现场安装施工部门、协助单位、带电作业班和生技部门人员进行了多次商讨论证，对设备增加了按时间投撤功能模块，又对相应的安装内容和步骤作了相应调整，最终实现了设备带电安装的可能。自此，应用的该设备能够根据我局10kV线路运行的实际情况，可靠实现自动投切、自我保护和数据传输等功能，并能在不停电的情况下实现设备的安装和投运，具备了规模化安装的现实条件。通过以上近6个月的测试和改进，我们结合局生产工作计划，在全局43条10kV线路上安装投运了88台该型设备。对已投88台设备的运行情况和相应线路的无功潮流情况、线路电压变化情况、线损变化情况等进行月度汇总分析，严密监测其运行稳定性和效果。
　　2、无功自动补偿装置基本参数测试
　　2009年11月，10kV线路无功自动补偿应用项目完成后为验收其功能是否达到预设要求，是否能真正实现10kV线路无功自动合理补偿的需求，诸暨市供电局生产技术科组织人员对项目进行测试，并做出评价。
　　
　　
　　
　　3、基本功能测试（调用现场数据）
　　参数设定表
　　
　　
　　
　　4、线路无功潮流投入前后对比（调度自动化系统数据）
　　
　　
　　
　　
　　
　　5、无功自动补偿器的结构
　　10kV线路无功自动补偿器把大容量电压互感器、电容器投切用特制高压真空接触器、电流互感器、全膜高压并联电容器、电容型避雷器、自动控制仪按照每个元件的功能和绝缘等级装在一个柜体内，结构设计合理，电器安装、电路布线规范、美观、安全可靠、操作方便、维修容易；外接户外高压电流互感器，跌落式熔断器、避雷器组成。
　　6、无功自动补偿器基本原理
　　补偿装置安装后，只要合上跌落保险，电源变压器即带电，将电源送入自控仪，自控仪将自动检测线路无功量是否在设定范围内，当线路欠补无功高于预先设置的投入设定值时，自控仪将合闸命令通过整流器，将直流电源送至真空接触器合闸线圈，合闸电磁铁吸板吸合，通过传动机构使真空接触器自动合闸投入电容器，此时电源将自动转入保持，真空接触器维持在合闸位置。当线路过补无功量电压高于预先设置的切除设定值时，自控仪将切断保持电流，合闸电磁铁吸板在分闸弹簧作用下释放，真空接触器即自动分闸，退出电容器，因此，该补偿装置完全实现了按线路负荷及无功的欠补情况自动投切电容器的功能，无需人工操作。
　　以下为该设备一次原理图：
　　
　　以下为平面安装布置图：
　　7、无功自动补偿器基本功能
　　1）10kV线路无功补偿装置实现了自动投切。通过对电压、无功、功率因素和时间等控制字的设置，装置实现了电容器按条件自动投切，使线路无功潮流稳定在一个较为合理的水平，有效降低了线路损耗，大大减少了频繁投运电容器的人工操作量。
　　2）实现了设备的自我保护。该设备具有投切闭锁、过电压保护、过流保护、欠压保护、缺相保护、谐波保护、自检、闭锁报警等功能，能确保设备自身安全稳定运行，延长了设备寿命，减少了设备的使用费用；同时，大大降低了电容器爆炸的可能性，降低了相应的安全风险。
　　3）实现了数据录入和传输。设备能实时监控电压、电流、功率因素；有功功率、无功功率、有功电度、无功电度和电容器工作状态；能记录电容器投切前后的数据；记录日电流，电压的最大值，最小值及出现时间，日电压超高，超低累计时间；数据储存九十天,自动动态刷新。具有RS232或485接口，可采用现场通讯，时事召唤或定时召唤。为分析、掌握线路无功潮流情况提供了重要现场数据。
　　4)实现了带电安装。10kV线路无功补偿设备均装在主线或大支线上，如果多台次停电作业安装，将严重影响中压用户供电可靠性，可操作性不强。我们通过大量调查分析和实际演练，实现了该装置的带电作业安装，使该装置的规模化安装变得现实。
　　8、结束语
　　该项目实施后，使我局无功补偿方式更多，自动化程度更高，在投入设备费用和人工费用不高的情况下，有效改善了我市电网无功潮流分布，减轻了变电站无功调节压力，降低了10kV线路损耗，提高了10kV等级电压的质量，同时减轻了线路运行人员的无功设备管理维护压力。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
　　
　　
　　
　　
　　
　　

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