高壓并聯(lián)電容器成套裝置的選型與布置
| 高壓并聯(lián)電容器裝設(shè)在變電站主變的低壓側(cè)，用于對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償， 以提高電網(wǎng)功率因數(shù)，減少線損，改善電壓質(zhì)量， 充分發(fā)揮供電設(shè)備的效率。并聯(lián)電容器裝置的成套供應(yīng)， 給電力部門提供了便利， 目前一些220～500 kV 的變電所廣泛采用大型電力電容器成套裝置，自投運(yùn)以來，大多安全穩(wěn)定，運(yùn)行情況良好。 1 成套電容器裝置的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) 1. 1 散裝框架成套電容器 散裝框架式成套電容器裝置，是指將帶鐵殼的單臺(tái)電容器按一定順序放置在框架上，設(shè)備四周設(shè)置圍欄。這類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)應(yīng)用范圍最廣，各地均有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并且運(yùn)行效果很好。成套裝置布局清晰，安全距離和絕緣距離較大，由于采用單臺(tái)外熔絲保護(hù)，當(dāng)電容器發(fā)生故障時(shí)，外熔絲示意牌掉下，運(yùn)行人員能夠很快發(fā)現(xiàn)故障電容器并及時(shí)更換，為裝置重新投入運(yùn)行爭(zhēng)取了時(shí)間。這一點(diǎn)正是該型式產(chǎn)品深受歡迎的主要原因。 散裝框架式成套裝置的缺點(diǎn)是占地面積較大。為了節(jié)約占地，可將多臺(tái)電容器進(jìn)行高層布置，將設(shè)備分層裝置在鐵架上，為檢修方便，上下一般不多于3 層，水平放置一般為2 排，以保證散熱良好及運(yùn)行巡視的方便。徐水500 kV 變電站，保南220 kV 變電站，唐山小馬坊110 kV 變電站等均采用的是室外高層布置框架式成套電容器裝置。 1. 2 集合式并聯(lián)電容器 集合式(又稱密集型) 并聯(lián)電容器由內(nèi)部電容器單元、框架、箱體及出線套管組成，它的外形像一臺(tái)中型變壓器，箱體內(nèi)充滿變壓器油，起絕緣與冷卻作用。 并聯(lián)電容器采用小元件加內(nèi)熔絲的保護(hù)。電容器單元內(nèi)每個(gè)小元件串有一熔絲，當(dāng)某個(gè)小元件擊穿，其他完好元件對(duì)其放電，使熔絲迅速斷開，切除故障元件。因容量?jī)H有微小變化，故裝置仍能繼續(xù)正常運(yùn)行。 近年來集合式成套裝置的產(chǎn)品日益多樣化。如按相可分為單相和三相式，35 kV 電壓等級(jí)一般為三相式，110 kV 電壓等級(jí)產(chǎn)品為單相式。按密封性可分為全密封和半密封式，全密封結(jié)構(gòu)是指裝置箱體外殼的連接采用焊接方式，而半密封結(jié)構(gòu)的箱體頂部采用螺栓與箱體固定，事故發(fā)生時(shí)可打開箱蓋在廠家技術(shù)人員的協(xié)助下進(jìn)行故障維修。35 kV 電壓等級(jí)按對(duì)地絕緣分可分為全絕緣和半絕緣產(chǎn)品；按容量可分為固定容量、抽頭調(diào)容和轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)容3種形式，調(diào)容式產(chǎn)品的出現(xiàn)可避免因容量固定，無法兼顧建站初期與終期負(fù)荷相差較大，初期裝置投不上的弊病。 集合式電容器的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，安裝維護(hù)方便。適用于變電站戶外集中補(bǔ)償，特別適用于電網(wǎng)的改造工程。例如保東(孫村) 220 kV 五期改建工程，由于主變?cè)鋈?，?dǎo)致無功容量需求的增加，設(shè)計(jì)考慮采用密集型產(chǎn)品，就是充分利用了該裝置占地面積小的特點(diǎn)，在站內(nèi)現(xiàn)有的空間內(nèi)設(shè)置了2 組TBB - 10 - 7200 - 3W 密集型成套裝置，由于防火距離緊張，在裝置與主變之間設(shè)置了防火墻。 集合式電容器也有它無法回避的缺點(diǎn)：如在運(yùn)行中，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，故障點(diǎn)不易查找，且需對(duì)設(shè)備進(jìn)行吊芯及絕緣油的凈化處理，而用戶往往沒有自行維護(hù)修理的條件，只能與廠方聯(lián)系，給運(yùn)行帶來不便。這也是許多用戶不愿采用該型式產(chǎn)品的主要原因。 集合式電容器在電網(wǎng)中也有多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，尤其是在一些無功補(bǔ)償容量較小的中小型變電站 中，運(yùn)行情況很令人滿意。石家莊電業(yè)局采用集合式電容器裝置較多，我院設(shè)計(jì)的辛集220 kV 變電所二期工程，衡水220 kV 變電所技改工程，保定110kV 工業(yè)站均采用的是室外布置的密集型電容器成套裝置。 1. 3 半封閉式成套裝置 半封閉式電容器相當(dāng)于將框架式裝置中立放的電容器側(cè)臥放，并把帶電部分封閉在箱體內(nèi)，它的外型更像一面高壓開關(guān)柜。裝置中單臺(tái)電容器為側(cè)臥放，插入箱體兩側(cè)，套管對(duì)套管，箱底均朝外。所謂半封閉是指將電容器的帶電部分封閉在箱體內(nèi)，而鐵盒部分裸露在箱體外。 該產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，安裝維修方便，可采用外熔絲作為主保護(hù)，且不需設(shè)置儲(chǔ)油設(shè)施。河北省南網(wǎng)的邯鄲電業(yè)局采用該裝置型式較多，由我院設(shè)計(jì)的邯鋼220 kV“04”總降壓站，以及石鋼35 kV變電所采用的是室內(nèi)布置的半封閉式成套裝置，辛集220 kV 變電所一期工程采用的是室外布置的半封閉式成套裝置，自投運(yùn)以來，運(yùn)行情況良好。 前些年，一些地區(qū)運(yùn)行的半封閉式電容器裝置相繼發(fā)生事故，石家莊電業(yè)局車站變電站就有該型式產(chǎn)品在投運(yùn)時(shí)發(fā)生爆炸的事故。其原因如下： (1) 由于將設(shè)備半封閉，導(dǎo)致裝置的散熱條件不好，容易發(fā)生凝露現(xiàn)象。 (2) 由于裝置并未完全封閉，潮氣和塵土仍可進(jìn)入箱體內(nèi)，成套裝置中單臺(tái)電容器為側(cè)臥放，首尾端出線套管垂直布置在一條直線上，如套管瓷裙積灰容易發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。 (3) 臥放的單臺(tái)電容器，如果套管引出端封密不牢，更容易發(fā)生滲漏油的現(xiàn)象。 (4) 相對(duì)于立放的設(shè)備，油量的多少對(duì)內(nèi)部小元件有更大的影響。 由此可見，半封閉式成套裝置的產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)還有待于提高、改進(jìn)，為使運(yùn)行更加可靠，目前在設(shè)計(jì)時(shí)一般不推薦采用該型式產(chǎn)品。 2 成套電容器裝置的布置方式及特點(diǎn) 2. 1 室外布置 將成套電容器組露天安裝于室外，具有土建施工工作量小，節(jié)約工程造價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在運(yùn)行中設(shè)備的通風(fēng)散熱條件較好，風(fēng)和雨還能對(duì)設(shè)備進(jìn)行自然的沖洗。但設(shè)備受室外環(huán)境的影響較大，尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，污染程度日益嚴(yán)重，設(shè)備的運(yùn)行條件更加惡劣，因此對(duì)設(shè)備提出了更高的要求。就目前電容器的產(chǎn)品質(zhì)量來說，除非特殊地區(qū)特殊環(huán)境，一般均能滿足。 目前室外安裝運(yùn)行的電容器成套裝置在各地廣泛采用，大至500 kV 變電所，小至用戶變，運(yùn)行效果都不錯(cuò)。 2. 2 室內(nèi)布置 電容器安裝于室內(nèi)，設(shè)備不受雨雪塵土的侵襲，不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，運(yùn)行較安全。在一些特殊地區(qū)若設(shè)備不能滿足室外安裝條件，多采用室內(nèi)布置。 室內(nèi)布置需考慮建筑及其防火機(jī)械通風(fēng)等問題，這無疑增加了工程的造價(jià)。我院設(shè)計(jì)的220 kV 變電所中并聯(lián)電容器大部分采用的是室內(nèi)布置的散裝框架式成套裝置。 2. 3 其他 需要提出一點(diǎn)的是半露天布置，它相當(dāng)于給室外安裝的電容器搭了一個(gè)遮陽棚。在電容器四周砌約1 m 高的圍墻，磚墻與室頂用鐵絲網(wǎng)遮圍，屋頂支柱支在磚墻上。采用半露天布置，設(shè)備可免受夏季陽光的爆曬，但同時(shí)失去了雨水自然沖洗的條件，設(shè)備容易積灰塵，出現(xiàn)閃絡(luò)事故。 半露天安裝適用于夏季多高溫，春季少風(fēng)沙且污穢等級(jí)較低的地區(qū)，如我國(guó)某些南方地區(qū)。石家莊局的東寺220 kV 變電所采用的就是此種布置型式，自1985 年投運(yùn)以來運(yùn)行情況良好。 《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》8. 1. 2 的條文說明中，在分析某些工程采用半露天布置所出現(xiàn)的問題后，得出“這種布置型式不宜在設(shè)計(jì)中采用”的結(jié)論，因此，目前該布置方式在設(shè)計(jì)中一般不被采用。 3 成套電容器裝置的選型與布置 3. 1 成套電容器裝置的選型與布置原則 目前，散裝框架式并聯(lián)電容器與密集型電容器均有良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)，產(chǎn)品質(zhì)量都比較可靠，選擇何種型式的成套裝置除需考慮變電站的總體布局外，還應(yīng)當(dāng)考慮用戶的運(yùn)行習(xí)慣及經(jīng)驗(yàn)。設(shè)備布置方式的選擇應(yīng)依據(jù)設(shè)備的性能，環(huán)境條件。為控制工程造價(jià)，只要設(shè)備性能允許，應(yīng)首先推廣采用屋外布置。 3. 2 選擇與布置裝置時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題 3. 2. 1 當(dāng)電容器為電纜進(jìn)線時(shí)，應(yīng)注意即使低壓母線側(cè)設(shè)置了開關(guān)及隔離刀閘，在電容器電纜進(jìn)線側(cè)最好再設(shè)置一組單極接地的隔離刀閘，中性點(diǎn)側(cè)還應(yīng)設(shè)置一個(gè)單極接地刀閘。以前只在電纜進(jìn)線及中性點(diǎn)側(cè)設(shè)置四極聯(lián)動(dòng)接地刀閘，檢修電容器時(shí)，電源側(cè)沒有明顯斷開點(diǎn)，而且此時(shí)四極刀閘為閉合狀態(tài)，不符合運(yùn)行檢修規(guī)范。 3. 2. 2 當(dāng)電容器布置在離低壓配電裝置較遠(yuǎn)且高 壓電纜數(shù)量較少時(shí)，如采用直埋的方式，高壓電纜穿長(zhǎng)管會(huì)給施工帶來很大的困難，此時(shí)可沿途做一段高壓電纜溝，以減少電纜穿管的長(zhǎng)度，也可采用穿管與直埋相結(jié)合的方式。如高壓電纜數(shù)量較多，可做高壓電纜溝直至電容器裝置，但應(yīng)注意溝道邊緣對(duì)電容器組外廓的間距應(yīng)不小于2 m。根據(jù)規(guī)范要求，引至電容器裝置處的電纜，應(yīng)采用穿管敷設(shè)，埋管拐彎半徑應(yīng)滿足大于15 倍管徑的要求。二次電纜不應(yīng)敷設(shè)在高壓溝內(nèi)，可單獨(dú)做溝或采用穿管與直埋相結(jié)合的方式。 3. 2. 3 《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》9. 1. 7 條規(guī)定：采用集合式電容器應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)油或擋油設(shè)施，是出于防止事故時(shí)絕緣油向四周流散，并引起火災(zāi)蔓延的考慮。而根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》5. 6. 8 條“屋外單臺(tái)油量為1 000 kg 以上的電氣設(shè)備應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)油或擋油設(shè)施”的規(guī)定，在設(shè)計(jì)中考慮到密集型電容器產(chǎn)品質(zhì)量的提高及多年運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，為減少整個(gè)工程的造價(jià)，如采用全密封結(jié)構(gòu)產(chǎn)品或油量小于1 000 kg 的半封閉結(jié)構(gòu)產(chǎn)品時(shí)，可直接將設(shè)備布置在水泥基礎(chǔ)上，而不再設(shè)置儲(chǔ)油池。由于全封閉裝置事故后，現(xiàn)場(chǎng)根本無法進(jìn)行吊芯及絕緣油的循環(huán)過濾等工作，只能更換新產(chǎn)品或返廠維修。 3. 2. 4 采用室外安裝的成套裝置，在裝置布置時(shí)應(yīng)考慮成套裝置與其他建筑物及各電壓等級(jí)配電裝置的防火距離問題。框架式成套裝置室外布置時(shí)要考慮防范小動(dòng)物侵襲發(fā)生的短路事故，如鳥鼠類活動(dòng)頻繁，應(yīng)在成套裝置定貨時(shí)，提出如在電容器四周及頂部均設(shè)置網(wǎng)狀圍攔，電容器的底部對(duì)地的高度等要求，盡量減少事故的發(fā)生。 3. 2. 5 在接線形式確定的條件下，設(shè)備的選型與布置往往是與變電站的總體布置緊密相連的，同時(shí)適當(dāng)考慮用戶的運(yùn)行習(xí)慣。應(yīng)根據(jù)變電所的實(shí)際情況，綜合考慮設(shè)備的選型與布置，使所選設(shè)備充分發(fā)揮其特點(diǎn)，達(dá)到運(yùn)行安全，投資經(jīng)濟(jì)的目的。 |
