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无功补偿案例
炼钢厂变电所使用高压集中无功补偿装置 带来直观的经济效应

摘要:本文介绍了集中式高压无功补偿装置应用于 50Hz、6kV交流电力传输 系统中,用以提高功率因数,改善电网电压质量,降低线路损耗,提高系统及变压器的有功输出。关键词:无功补偿 节能 优化电能传输

改造前现场情况:

客户连铸变电所原设计有两台 1200kV并联式电容器,于2008年在其它厂家采购了两台并联式无功补偿装式并进行设备安装 。但一直未能投入运行,设备长期闲置。我们对该套设备进行了检修诊断,发现存在高压配电柜继电保护没有定值,未进行继电保护调整试验等问题。投试表明还存在五次谐波放大,造成电容器运行电流大于额定电流,电容器无法正常投入运行的致命缺陷。经前后三次测试,其功率因数及谐波分量数据平均值如下:

1、功率因数平均值:0.76—0.87之间,低于中华人民共和国能源部《电力系统电压和无功电力管理条例》“高压供电工业用户和高压供电  电力用户功率因数为 0.9及 以上”即:COSq~>0.9的规定;

2 谐波系数:3次 13.2%5次 0.988%

诊断结论:电容器及电抗器原设计不符合客户现场要求,导致设备无法运行。为此客户每月要向电管部门交纳功率因数罚款 5—6万元,年支出费用 5O 一 6O万元。因此,连铸变电所 6KV供电系统无功补偿装置急需改造。

变电所.jpg

2 方案的确定

根据连铸变电所的实际状况,我们进行了科学分析,提出了切实可行的方案:

1、连铸变电所现有功率因数 COSq~在 0.76— 0.87之间,要求补偿电容器投入运行后 COSq~提高至 0.9以上 ,能够长期安全运行。计算如下:已知由于负荷变动 Q取 :1200kVar

以上计算表明,要使连铸变电所的功率因数由0.76提高至 0.92以上,需补偿 1200 kVar

2 、在电力系统中,大功率可控硅整流作为拖动和直流电源,变压器铁芯的饱和重复冲击负荷和其它特殊负荷的作用,都会使电网电压波形发生畸变而产生高次谐波。由于电容器的容抗与频率成反比。因此对谐波反应较灵敏,尤其是对于某次谐波发生谐振时,会使电容器严重的过电压或过电流。

根据消除高次谐波影响的主要措施:

(1)增加整流相数;

(2)当两台以上整流变压器同接一段母线时,可将整流变压器一次绕组分别交替接成星形和三角形,这样 5、7次谐波可以互相抵消 ;

(3)在整流变压器一次侧装设高次谐波滤波器,从而去掉电源中的高次谐波电压分量;

(4)在补偿电容器回路中串联一组电抗器,使回路对于可能出现谐振的某次谐波的总电抗呈感性:

(5)采用额定电压高于系统电压 10%的电容器,使正常运行的基波电流为额定电流的90%;

为了消除谐波影响,我们采用了措施 (4)、(5),把电容器的耐压值由6.3/ 提高至 7.2/ 。

3 连铸变电所装机容量为 12500kVA,实际负荷为 1579—3325kW 之间,要求电容器投运后应适应该负荷的变化,不得过补偿、欠补偿,这一点由2.1的计算可以满足要求;

基于以上要求,高压电容集中无功补偿装置的选型为ADGB-1200/6 12%干式电抗器;不仅提高功率因数,还可以消除谐波。设备安装调试后,一次投入运行成功,各项运行参数正常。运行证明,客户连铸变电所运行功率因数 COSq~已经提高至 0.92~0.94之间 ,达到了国家标准要求的交流电力系统运行功率因数要求。

改造后电容补偿的优点

连铸变电所高压电容器无功补偿装置的优点有

1、电抗器采用了干式电抗器,此种电抗器和原来油浸式电抗器相比具有运行噪音小,不需要变压器油,(油浸式电抗器需用 25 变压器油 2000kg)因而无泄露现象发生,便于维护。

2、电容器的耐压值由原来的 6.3 ,提高至7.2  ,提高了电容器的耐压值,扩大了安全运行区域;

3、电抗器的比值由原来的 6%提高至 12%,有效地抑制了各次谐波分量,因而没有谐波放大现象发生,使电容器的运行电流稳定在额定电流范围之内,保证了运行安全。

4、电容器的实际运行情况与经济效益

5、连铸变电所补偿电容器运行电流为99.5A,低于额定电流 111.6A,并且运行平稳,三相电流平衡,经过一年多的运行观察,达到了预期效果;

6、由于提高了功率因数,减少了功率因数罚款支出,而且节约了大量电能,为我厂创造了可观的经济效益。

总结:功率因数的高低,对供、用电设备的充分利用、节约电能和改善电网质量有着重要影响;此次改造,有效地保证了供电系统的安全可靠运行。

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