自动调容（通用4篇）
自动调容 篇1
目前普遍应用的单一调匝式或调容式消弧线圈很难满足大容量、宽调节范围和细调节的需要, 有必要开发研究一种新型消弧线圈, 以解决大容量、宽调节范围和细调节的难题, 使补偿后系统接地电流减小, 有利于故障点的熄弧, 降低系统过电压。这是一种利用现有成熟的调匝式消弧线圈和调容式消弧线圈理论和经验优化组合的新产品, 具有调节速度快、调节范围宽、调节级差电流小、线性度好、没有谐波污染等优点。
一、调匝式、调容式消弧线圈的弊端
调匝式消弧线圈是用有载开关调节消弧线圈的匝数, 达到调节消弧线圈电感电流的目的, 以补偿系统电容电流, 它适合于中小容量的消弧线圈。当消弧线圈容量较大时, 如10kV 1200kVar的消弧线圈, 电流调节范围为20～198A, 采用调匝式25档真空开关, 等差调节, 级差电流达到7.4A, 大于行标允许的5A电流, 而且档位太多对有载开关机械部分不利, 有载开关的级电压也很难满足要求, 消弧线圈制造工艺复杂。调容式消弧线圈, 设有二次调容线圈, 在调容线圈上配置几组不同容量的组合电容器来调节消弧线圈的电感电流, 电容器组按照补偿电流的大小使用不同容量的电容器。消弧线圈本体是一个带二次绕组的铁芯电感线圈, 产生感应电流, 特点是单组电容器容量大, 组数多, 体积大, 因此造价高, 制作和调节困难;而且大容量调容式消弧线圈需设一、二次抽头, 且调节时要停电操作。对于大容量宽调节范围的消弧线圈, 单独采用调匝式或者调容式都难以满足要求。
二、调匝调容式消弧线圈系统设计
调匝调容式消弧线圈是用调匝调容相结合的方式达到减小故障点残流的目的, 先用调匝式消弧线圈将大电流分成几档, 再在级差电流大的档位之间接入晶闸管, 利用电容器组进行细调。调匝调容式消弧线圈系统结构如图1所示, 整个系统由接地变压器、有载宽调节的消弧线圈、电容调节柜、阻尼电阻箱及其控制部分、微机控制器及控制屏、内过电压保护器构成。
调匝调容式消弧线圈是在调匝式消弧线圈和调容式消弧线圈的基础上设计开发出来的, 在调匝式消弧线圈上增加一个较大容量的二次线圈, 其上并接组合电容器构成调匝调容式消弧线圈, 它兼具调匝式消弧线圈和调容式消弧线圈的优点。如10kV 1200kVar消弧线圈, 如果用调匝调容相结合的粗细调结构, 选用12档有载开关进行粗调, 等比调节, 最大级差电流为37.2A;消弧线圈二次线圈并联4组电容器, 电容器总容量C总=6062×37.2=220 kVar, 每级电容器容量 (即最小电容器容量) Cb=6062×2.3=14 kVar, 共分16档, 等差调节, 则级差电流减小为2.3A。由此看出, 采用调匝调容式消弧结圈, 真空开关的档位减少, 电容器总容量小, 级差电流小, 故障点残流减小, 很好地解决了大容量宽调节范围调档难的问题。同时采用预调方式, 二次阻尼使消弧线圈快速响应, 缩短残流稳定时间, 提前投入消弧线圈, 抑制暂态过电压的产生。
三、调匝调容式消弧线圈系统的控制
调匝调容式消弧线圈具有调匝和调容式消弧线圈的所有功能, 采用预调方式, 控制系统根据需要采集不同状态的系统中性点电流、电压等数据, 计算出电容电流和不平衡电压以及残流脱谐度等参数, 将有载开关设定在接近接地电流的档位, 并判断是否投入电容器组, 计算需投入电容器的容量补偿, 电容器使用独立的过零检测触发模块, 触发模块接收到控制输出指令后可自动根据晶闸管两端的电压投切电容器组, 保证整个系统级差电流不大于2～3A, 接地时立即输出需要的补偿电流, 不受任何外来因素的影响, 具有快速响应的特点。
四、结论
随着配电网逐步扩大, 电力电缆大量使用, 大容量宽调节的消弧线圈的需求量必将随之增大。因此调匝调容式自动跟踪消弧线圈系统是一种具有广阔前景的补偿装置。
自动调容 篇2
农村用电负荷存在季节性强、日负荷峰谷差大、年利用小时数低、全年轻载甚至空载时间长等问题,使变压器负载率不在合理范围内。重载时,负载率高,铜损太大; 轻载时,铁损太大。如果在重载时增加绕组导线截面,轻载时增加变压器匝数,则可以起到降低变压器损耗的作用。调容变压器是其容量根据负债的变化,通过改变绕组的连接方式改变其容量的变压器: 当负荷很小时,将变压器原来并接的绕组改为串联,以降低铁损; 当负债较大时,将原来串接的绕组改为并联,以降低铜损。所以,变容变压器对降低负荷波动较大且频繁的农村电网的损耗具有显著的效果[1,2,3,4,5]。
目前,国外的相关文献与报道中并未查到类似产品的研究与应用。我国现有的有载调容变压器采用机械式调容开关,结构复杂,切换时产生电弧,大大缩短了开关寿命,不利于频繁调节[6,7]。针对这一问题,沈阳农业大学的朴在林教授提出利用电力电子开关代替机械式开关的无弧有载自动调容方案[8]。但考虑到晶闸管导通时产生的能耗较大,本文选择采用电力电子开关与机械式开关相结合的复合开关作为有载自动调容开关。调容时,利用双向晶闸管进行切换,实现切换过程中无机械振动、不起弧、抑制涌流;正常工作时利用机械开关长期导通,实现长期导通时无损耗、低发热量,从而延长机械开关与晶闸管的使用寿命[9]。
1 有载自动调容变压器调容方案
1. 1 有载自动调容变压器调容方式
有载自动调容变压器根据高、低压侧绕组联结方式的不同,可以分为两种调容方式: 一种是高、低压侧绕组均为串并联变换; 一种是高压侧绕组星—角变换,低压侧绕组串并联变换。由于后者节能效果明显,应用较为广泛,本文选用星—角变换( D - Y) 的调容方式。其具体调容原理在文献[10]中已详细介绍,本文不在赘述。
1. 2 有载自动调容开关
为了克服机械式开关切换时产生电弧不利于频繁调节与电力电子开关导通时能耗大的缺点,本文选用以机械式开关与电力电子开关相结合的复合开关作为有载自动调容开关,其开关拓扑结构如图1 所示。图1 中: FA1、FB1、FC1 为高压侧大容量调容开关,FA2、FB2、FC2 为高压侧小容量调容开关,Fa11、Fa12、Fb11、Fb12、Fc11、Fc12 为低压侧大容量调容开关,Fa2、Fb2、、Fc2 为低压侧小容量调容开关。大容量时,大容量调容开关闭合,小容量调容开关断开; 小容量时,与之相反。
图1 中的调容开关为反并联晶闸管与继电器并联的复合开关,R为过渡电阻。开关动作时先接入过渡电阻,调容过程中利用晶闸管的通断来控制变压器绕组的连接方式,从而改变变压器的容量。调容结束后,正常工作时利用继电器导通。
2 有载自动调容技术的关键问题
2. 1 晶闸管与继电器的耐压问题
以S11 - M - ZT 100( 35) k VA /10k V配电变压器为例,变压器高压侧的开关需承受的电压最高达到10k V,目前市面上并没有耐压如此高的晶闸管与继电器。为解决这一问题,考虑到可以将多个晶闸管与继电器分别串联起来使用,达到分压的目的。但此时需要在设计触发回路时考虑到触发时刻与同步触发的问题; 同时,还要考虑到合闸瞬间产生的冲击电流与长期工作时流过的电流。因此,选择合适的晶闸管与继电器是一项至关重要的工作。
2. 2 调容过程中电流、电压波动问题。
当改变绕组联结方式时,由于绕组电流的变化必然引起绕组电压的变化,该电压将影响到开关元件耐压值的选择。另外,调容开关动作时,可能产生较大的瞬时过电压与过电流,可利用仿真软件进行模拟实验,确定电压、电流的大小,找到办法抑制过电压与过电流,为开关元件的选择提供依据。
3 有载自动调容方案的仿真分析
3. 1 仿真原理模型
依据调容变压器的调容原理,以S11 - M - ZT100( 35) k VA /10k V调容配电变压器为例,利用MatLab搭建Simulink仿真模型,如图2 所示。分析有载自动调容过程中各个调容开关动作时的瞬时过电压与瞬时过电流。
3. 1. 1 变压器模型
Mat Lab / SIMULINK元件库中没有调容变压器模型,鉴于王金丽在“调容变压器仿真分析”[11]中与朴在林在“配电变压器无弧有载自动调容仿真分析”[8]中均采用3 个单相的四绕组变压器构成三相的调容变压器,因此本实验中采用simpowersystem中的3 个多绕组单相变压器模型联结成三相,通过设置参数令其原边1 个绕组、副边3 个绕组( 1 个27% 匝绕组和2个73% 匝绕组) ,从而实现S11 - M - ZT 100 ( 35 )k VA /10k V调容配电变压器。每个多绕组变压器的参数设置都一样,SN = 100k VA,U1 /U2 = 5774 /220V,高、低压侧4 段绕组电阻标幺值依次为0. 075、0. 041、0. 041、0. 028,各部分漏电感标幺值分别为0. 02、0.11、0. 11、0. 08,励磁阻抗标幺值分别为50、50。
3. 1. 2 开关模型
采用simpowersystem中的理想开关作为调容开关,内部电阻为0. 001Ω,初始状态设为0 或1,缓冲电阻高压侧取100Ω,低压侧取5Ω,缓冲电容均取为1μF。变压器高压侧通过6 个开关,低压侧通过9 个开关的切换,实现高压侧星—角变换和低压侧串并联变换。
3. 1. 3 开关控制模块
采用simpowersystem中的定时器模块来控制15个开关的切换,通过改变定时器模块的参数即可改变调容时刻。
3. 1. 4 电源模块
采用3 个50Hz单相交流电源,构成A、B、C三相电源,幅值均为577 4V,初始相位角分别为0°、- 120°、120°。
3. 1. 5 负载模块
采用simpowersystem中的单相串联RLC负荷,通过开关控制其接入变压器二次侧实现负荷变化的模拟。
3. 2 仿真结果与分析
仿真时间设定为0 ~ 0. 3s。仿真开始,设定变压器在大容量方式下工作,即高压侧开关S1、S3、S5 闭合,S2、S4、S6 断开,低压侧开关S7、S9、S10、S12、S13、S15 闭合,S8、S11、S14 断开。 在0. 09s时,断开开关K1、K2、K3,使负载变为小容量负荷,检测变压器高压侧电压,令调容开关依次动作,进行容量的切换,使变压器从大容量的工作方式变为小容量的工作方式。在0. 19s时,闭合开关K1、K2、K3,使负载再次变为大容量负荷,检测变压器高压侧电压,令调容开关依次动作,进行容量的切换,使变压器从小容量工作方式变为大容量工作方式。仿真时间内,高压侧调容开关的缓冲电阻为100Ω,低压侧调容开关的缓冲电阻5Ω时,流过各个调容开关的电流波形以及开关两端的电压波形如图3 所示。
从图3 的仿真波形可以看出: 高压侧调容开关动作时没有较大的过电压产生,其断开时也没有较大的过电流产生; 但高压侧调容开关闭合时会产生非常大的过电流,且高压侧大容量调容开关的过电流比小容量调容开关的过电流大得多,最大可达到上千安培。低压侧大容量开关动作时没有明显的过电流与过电压产生,低压侧小容量开关动作时虽然没有明显的过电流产生,但其在断开时某两相会产生较大的过电压。
为了减小调容开关动作时产生的过电压与过电流,改变与调容开关并联的缓冲电阻的阻值,反复进行仿真实验。高压侧调容开关闭合时产生的过电流的大小随缓冲电阻阻值变化而变化的情况如表1 所示,低压侧小容量开关断开时其中两相产生的过电流大小随缓冲电阻阻值变化的情况如表2 所示。
从表1 可以看出: 高压侧调容开关闭合时产生的过电流随缓冲电阻阻值的增大而减小。当缓冲电阻阻值大于500Ω 时,过电流已经很小了,并且随着缓冲电阻阻值的增大过电流减小的非常缓慢。本实验中,根据高压侧调容开关正常工作时所需承受的最大电流判断可知缓冲电阻取1 000Ω 左右即可满足需求。在实际工作中,可以根据所选开关能承受的最大电流值确定较为合适的缓冲电阻的大小。
从表2 可以看出: 低压侧其中两相小容量调容开关断开时,两端承受的过电压随缓冲电阻阻值的减小而减小。由于变压器低压侧的电压本身就不是很高,因此调容开关两端所承受的过电压也不是很高; 另外,当缓冲电阻阻值过小时,电路中会有过电流产生,当缓冲电阻阻值为1Ω 时,过电流高达200A左右。因此,一次低压侧开关电路缓冲电阻阻值选择在5Ω 较为合适。
4 结语
提出了采用电力电子开关与机械式有触点开关相结合的复合开关作为调容开关的配电变压器有载自动调容方案。该方案可以根据负载的变化实时自动调容,从而达到节能降损的目的,适用于负荷季节性强的农村电网。其既克服了无载调容需要人工调容、适用范围窄的缺点,又弥补了有载调容时单独使用机械式开关与单独使用电力电子开关的不足,可延长机械开关与电力电子开关的使用寿命。同时,以S11 - M - ZT 100 ( 35 ) k VA /10k V调容配电变压器为例,对有载自动调容变压器进行了仿真分析。仿真结果表明: 有载自动调容变压器在进行容量变换时,高压侧调容开关闭合时会产生非常大的过电流,且高压侧大容量调容开关的过电流要比小容量调容开关的过电流大; 低压侧小容量开关在断开时某两相产生会较大的过电压,通过采用适当阻值的缓冲电阻可以减小甚至消除过电流与过电压。这一结论对有载自动调容变压器的实际生产尤其是有载调容开关的选择与实际生产具有重大的理论指导意义。
参考文献
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智能型有载调容配电变压器的应用 篇3
1.1 智能型有载调容配电变压器结构
有载调容变压器是一种具有2个不同容量档位的变压器, 可根据负载的变化在不停电的情况下自动调整容量运行, 当负荷较轻或接近空载时, 变压器由大容量调为小容量, 可大幅度降低空载损耗, 克服无载调容需停电、需人工操作的麻烦, 达到节能、智能的目的。这样, 既解决了在农忙季节, 变压器过载运行现象严重的问题, 又解决了用电淡季负载率低, “大马拉小车”致网损、线损增大的问题。
智能型有载调容变压器主要由变压器、有载调容开关和安装了有载调容控制器的控制箱组成。包涵数据存储、遥信、遥控、遥调、遥测、智能组网、无功补偿控制、防盗等功能。
1.2 智能型有载调容配电变压器原理
有载自动调容配电变压器在大容量时, 三相高压绕组接成角形 (D形) , 低压绕组并联结构;在小容量时, 三相高压绕组接成星形接法 (Y形) , 低压绕组串联结构。调容变的每相低压绕组由3段组成:27%匝数的线段为I段, 另外73%匝数的线段由2 (或其倍数) 根导线并绕而成2段 (Ⅱ、Ⅲ段) , 每组导线的截面约为I段导线截面的l/2。大容量时Ⅱ、Ⅲ段并联后再与I段串联, 小容量时I、Ⅱ、Ⅲ段全部串联, 当由大容量调为小容量, 低压绕组匝数增加的同时, 高压绕组变为Y接法使得每相电压降低, 且其匝数增加与电压降低的倍数相当, 可以保证配变电压比不变。
1.3 有载调容控制原理
有载调容开关的切换是由自动控制器根据检测到的负载大小情况来决定的, 其工作原理如图1所示。
有载调容控制器通过监测变压器低压侧的电压、电流, 来判断当前负荷电流大小, 如果满足调容条件则发出调容指令给有载调容开关, 有载调容开关根据调容指令进行容量切换, 实现变压器内部高、低压线圈的星、角变换和串、并联转换, 完成变压器带负载情况下的容量自动切换。
2 智能型有载调容配电变压器的节能分析
以居民用电为主的有载调容变压器平均每天6h置于高容量状态运行, 18h置于低容量状态运行, 1年低容量累计运行时间达6570h。采用SZ11-ZT-315 (100) 110有载调容变压器比同容量的Sll-315/10普通变压器每年可节约电量8902k Wh。
以农业生产为主的有载调容变压器平均每天8h置于高容量状态运行, 16h置于低容量状态运行, 1年低容量累计运行时间达5840h。采用SZ11-T-315 (100) 110有载调容变压器比同容量的Sll-315/10普通变压器每年可节约电量7910k Wh。
目前所投运的有载调容变压器中, 有大约60%的配变台区为农村居民用电, 40%的配变台区为农业生产用电, 那么平均每千伏安容量每年节电量为27k Wh。1台SZ11-T-31 5 (100) 110有载调容变压器比同容量的Sll-315/10普通变压器每年可节约电量8505k Wh, 节约费用5103元。
3 智能型有载调容配电变压器应用
3.1 有载调容配电变压器的适用范围
(1) 特别适用于季节性负荷变化幅度大的农村电网, 用电季节性强、负荷波动大、用电集中、年平均负载率低的场所。湖南省农村用电主要集中在夏、冬季, 其余季节主要是照明用电。
(2) 劳务型输出区域, 该区域外出务工人员较多, 平时用电负荷极少, 变压器轻载运行, 变压器铁损比例较大, 节假日或农忙季节人员返乡, 用电负荷猛增, 由于配变容量不够会出现跳闸或线路发热烧坏现象。
(3) 昼夜负荷变化显著的居民小区、城市商业区、路灯变压器。
3.2 有载调容配电变压器的容量选配
如果配变台区出现过负荷跳闸现象, 可根据现场容量确定高、低压容量, 选配合适的有载调容配电变压器。由于在不同容量时的短路阻抗基本上是接近于标准值的, 在选择容量组合时, 小容量应选为大容量的1/3左右, 适合于小容量用在负载率低的状况下的使用特点。
对于负荷变化不明确的台区, 应安装配电检测仪进行实际监控, 了解负荷状况。选择变压器容量时, 既要考虑每天的负荷状况, 又要考虑迎峰度夏、度冬的高峰情况, 防止容量选小而出现变压器过载现象。
3.3 应用案例
(1) 农村乡镇台区供电。项目地点:农村配电台区;变压器容量:100k VA;负荷类型:农村供电;有载调容配电变压器容量:100 (30) k VA。电流变化时间段:00:00~09:00负荷低谷, 变压器轻载运行;09:00~12:00负荷高峰, 变压器重载运行;12:00~16:30负荷降低阶段, 变压器轻载运行;16:30~22:00负荷高峰阶段, 变压器重载运行;22:00~00:00负荷降低, 变压器轻载运行。变压器轻、重负荷运行时间:变压器低负荷运行时间16h;变压器重负荷运行时间8h。可以得出, 农村电网负荷峰谷差非常明显, 但变化次数很少, 调容开关每天动作次数在5次以内。
(2) 城市事业单位供电。项目地点:供销社配电台区;变压器容量:200k VA;负荷类型:城市供电;有载调容配电变压器容量:200 (80) k VA。电流变化时间段:00:00~06:00负荷低谷, 变压器轻载运行;06:00~12:00负荷高峰, 变压器重载运行;12:00~17:00负荷降低阶段, 变压器轻载运行;17:00~21:00负荷高峰阶段, 变压器重载运行;21:00~00:00负荷降低, 变压器轻载运行。变压器轻重负荷运行时间:变压器低负荷运行时间14h;变压器重负荷运行时间10h。可以得出, 电网负荷变化比较明显, 变化次数很少, 调容开关每天动作次数在5次以内。
3.4 试点情况
有载调容配电变压器试点选择了国网耒阳市供电公司官探村2~4组变, 该台区目前配变型号为S9-50/10, 额定电流72.2A.台区日常负荷情况及春节期间最大负荷曲线图见图2。
从图2可发现, 该台区日常负载率为69%。而春节期间配变负载率将增至129%, 属于典型的负荷季节变化台区, 对该台区更换1台S11-T-50:160/10调容变, 日常低负荷期使用50k VA容量变压器, 平均负载率在69%左右:春节等负荷高峰期使用160k VA容量变压器, 高峰负荷时的负载率为40%左右, 更换后台区在高峰负荷期仍有较大的负载增长空间, 确保台区在高负荷时期不发生过载问题。具体参数设置见表1。
该台区已运行336.5h, 有载调容配电变压器运行正常, 调容开关工作可靠, 目前已完成累计调挡67次, 其中高档位运行88.7h, 低档位运行177.8h, 升、降档分别为34、33次。
4 结束语
(1) 智能型有载调容变压器节能效果显著, 技术经济性较好, 在小容量状态下, 空载损耗低, 空载电流小, 对于用电负荷季节性变化明显的情况有较好的适用性。
(2) 选用调容配电变压器, 要注意根据负荷情况, 合理选择容量组合, 由于智能型有载调容变压器在大、小容量时的短路阻抗基本上是接近于标准值的, 从此角度出发, 将小容量选为大容量的1/3左右, 可以有效解决“大马拉小车”问题。
(3) 运行时, 依据用电负荷变化情况适时地变换变压器的容量, 当负荷低于规定值40%时, 即可以调至小容量, 进而降低铁芯损耗, 提高变压器负载率和功率因数。
自动调容 篇4
1 国内外无功补偿现状
国内目前的变电站无功补偿设备通常采用手动方式投切电容器, 一般是一段母线投一组电容器, 而且, 电容器的容量都较大。当电容器的补偿容量大于变电站的无功缺额时, 投入电容器就会出现过补, 而不投又会欠补。出于安全考虑, 大多数变电站将此类补偿设备闲置起来, 造成设备利用率不高, 补偿效果不好等问题。为了克服上述弊端, 部分变电站虽采用了自动装置来投切电容器, 但用于投切的开关, 通常是真空断路器, 其缺点是不适于频繁操作。如果要进行多路精细补偿, 其设备体积庞大, 造价高。同样, 该装置不能从根本上解决补偿级数差大、精度低、投运率低的问题, 因此仍然达不到精细无功补偿的要求。后来有些厂家对原有方式进行了改造, 加入自动控制环节, 通过检测系统电压和无功的大小自动投切电容器。但该方式只是解决了控制不灵便的问题, 依然不能解决分组容量大, 分组数目少, 投切涌流大等问题, 当系统缺少无功较少时, 电容器仍无法投入运行。
在国外和部分国内变电站, 无功补偿设备也有采用高压静止无功补偿装置 (SVC) 的, 该设备可实现无功补偿的连续调节, 并具有响应速度快、补偿效果好等特点, 但是, 该设备除了必要的电容器组外, 还需要一台和并联电容器相同容量的电抗器, 以及为连续调节电抗器而必须使用的高压可控硅阀, 所以成本高, 日常维护工作量大。该种设备由于价格高, 一直没有在国内得到大面积的推广应用。
2 产品装置概况
2.1 基本思想
调压调容式变电站无功自动补偿装置提出了一种全新的技术思想, 用调压器调节电容器端电压来改变无功补偿容量, 突破了用断路器分组投切电容器的传统无功补偿方式。无功调节过程无涌流、无冲击、无需断电, 而且更加精细的调节了无功功率, 实现自动跟踪补偿, 补偿更加精细, 如果调压器为9档, 则在变电站为单段母线运行时, 可以进行9级调节, 在两段母线并联运行时, 采用两台调压器, 可以进行18级调节。而该装置在售价上只为高压静止无功补偿装置的30%。
2.2 性能特点
该装置运用于变电站的集补, 集中解决了以下几个方面的问题:
(1) 提高了设备的利用率。由于该装置是通过调压器的分接开关来调节无功, 增加了补偿级数、减少了级差, 同时, 还能适应主变的各种运行方式, 因此, 可以有效地避免过电压, 保证整套装置始终在线安全运行, 实时跟踪并补偿无功, 充分发挥其应有的作用。
(2) 补偿更加精细。通过改变自耦变压器的输出电压, 来改变补偿电容器的端电压, 进而改变装置输出的无功功率, 使调节精度更高, 补偿级差变小。
(3) 运行平稳、安全可靠。突破了用断路器对电容器进行分组投切, 整个装置在补偿过程中始终不脱离电网, 无涌流、无重燃过电压, 从而减少了对电网的冲击, 有利于电网的安全运行。
(4) 使用寿命长。成套装置中的调压器大部分时间处在非满负荷运行状态, 电容器的端电压不超过它的额定工作电压, 延长了整套装置的使用寿命。
2.3 基础原理
项目实施的原理如图1所示, 装置采用自动调压器+固定电容器组的补偿方法。它的原理是电容器组所补偿的无功功率大小正比于电容器端电压的平方, 自动调压器输出电压可以改变, 因此固定电容组所发出的无功功率也可以改变, 改变的精细度取决于自动调压器控制有载分接开关的档位数, 档位数越多无功调节的精细度越高, 目前常用的是9档和7档。为了节省材料, 降低成本, SVR调压器设计时取输出电压在 (1—0.6) Un范围内变化, 则自动调压器+固定电容器组向电网发出的无功功率在 (1-0.36) Qcm之间变化, Qcm是固定电容器组在额定电压下运行所发出的无功功率即电容器组向电网发出的最大无功功率。若有需要, 还可将自动调压器的调压范围进一步扩大, 使得无功功率的调节范围进一步增大。
2.4 主要创新点
该项目的创新实质应属于原理创新。其主要创新点有:
1) 提出了一种全新的技术思想, 用调压器调节电容器端电压来改变无功补偿容量, 突破了用断路器分组投切电容器的传统无功补偿方式。
2) 将调压器、电容器组组成成套装置, 解决变电站的无功补偿和谐波问题。
3) 以自动控制器来实现自动分级补偿, 补偿级数大, 获取了更加精细的补偿。
2.5 产品主要技术指标对比
技术指标对比是以变电站两段母线运行的常规产品配置进行比较。表1是该项目产品的每段母线补偿容量为1000、2000、3000、4000、5000kvar与相应同容量TBB电容器成套装置主要技术指标的对比。
以上只是关于产品的性能指标的对比, 而由于性能指标的差异带来的使用效果的差异, 该项目产品要远大于常规产品。
3 成功案例分析
3.1 变电站现状
现以某变电站实际情况为例, 简要介绍调压调容装置在变电站的实际应用。用户提供数据:某变电站有三台主变, 容量均为3150kVA, 并列运行。按主变容量的10%～30%进行补偿, 预计某变电站10kV母线上需要的补偿容量为3000kvar。某变电站采用型号为SVQR-12-1/3000的调压式调无功变电站无功自动补偿装置进行无功补偿, 分接开关采用9档调节, 即对该母线分9级补偿无功功率。调压调容装置的调压器输出电压在 (1-0.6) Un范围内变化, 则SVR调压器+固定电容器组向电网补偿的无功功率在 (1-0.36) Q之间变化, 补偿级数多, 补偿更加精细, 调压调容装置是变电站补偿较优的方法。9级无功功率补偿变化见表2。
3.2 节能效益分析
某变电站三台主变压器容量均为:3150kVA, 即总容量为9450kVA。用户提供, 最大电流为550A, 计算得负载率为100%, 补偿前功率因数为0.8, 一般变电站采用的是固定电容器补偿, 补偿后的功率因数一般只能可达到0.9, 当利用SVQR补偿装置可以将功率因数从补偿后的0.9到0.99时, 补偿更加精细, 需要补偿3000kvar。
补偿前, 变压器的可传输功率为:
P1=S×cosφ1×1=9450×0.9×1=8505kW
补偿后, 变压器的可传输功率为:
P2=S×cosφ2×1=9450×0.9×1=8505kW
因此在相同的变压器容量下, 有功功率传输可增加850.5kW, 即变压器的利用率可提高9%, 可缓解变压器的运行压力。
以平均每天可多供10小时计算, 则平均每月可增加供电量=850.5×10×30=255150kWh, 按照每度电价0.5元计算, 平均每月可增加供电营业收入13万元。
按照供电半径35km, 35kV线路导线型号为LGJ-95, 假定线路传输有功功率P=9200kW时计算, cosφ=0.9时, 线路电流为168A, 线路有功损耗168×168×0.343×35=338829W;cosφ=0.99时, 线路电流153A, 线路有功损耗153×153×0.34335=281025W, 减少线路损耗57804W。平均每天节约电量1387kWh, 每月节约电量41610kWh, 按每度电价0.5元计算, 可节约2.1万元。
该项目产品按补偿容量为3000kvar, 调压器容量为3000kVA, 销售价格40万元, 因此加上固定投资, 2年可以收回成本。
4 结束语
对于产品在现场的投运, 技术开发人员对现场投运的结果进行了详细的测试, 包括无功补偿效果, 对系统电压的冲击, 涌流的大小等方面。实践证明, 该产品和传统无功补偿设备相比具有着非常显著的优势。装置的推出解决了电容器分组容量大、分组数目少、投切涌流大、控制不灵便等问题, 该产品在变电站的应用, 对稳定系统电压以及减少电力系统损耗有着显著的作用, 对我国电力无功补偿技术的进步和发展, 对提高供电系统的供电质量和经济效益具有较大的推动作用。
参考文献
[1]方向晖.中低压配电网规划与设计基础[M].北京.中国水利电力出版社, 2004.