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淺談電力電容器成套裝置對電網係統電壓的影響

時間:2020-09-09 點擊次數:115

周穎

富二代抖音官网電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:電力電容器成套裝置在電力係統中具有廣泛的應用,對於保證係統電壓的穩定具有重要的作用。由於電力係統中的負載大多需要消耗無功功率,當係統電壓較低時需要采用電力電容器提升係統電壓,以保持係統電壓的穩定,為此本文對電力電容器成套裝置對係統電壓的影響進行了分析。

關鍵詞:電力電容器;成套裝置;係統電壓

0 引言

  電容器是一種容納電荷的器件。是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質構成。當在兩金屬電極間加上電壓時,電極上就會存儲電荷,所以電容器是儲能元件。任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體,組成一個電容器,平行板電容器由電容器的極板和電介質組成。電力電容器是用於電力係統和電工設備的電容器,是電容的一種。電容器主要由箱殼、芯子和浸漬劑三部分組成。箱殼用薄鋼板或不鏽鋼板經彎製再行密封焊接而成。箱蓋上焊有引出線套管,箱殼兩側焊有供搬運安裝用的吊攀。芯子由若幹個元件和絕緣件按一定的串並聯連接而成。元件由聚丙烯薄膜作固體介質、鋁箔作極板卷製而成,箱殼內充滿性能優良的浸漬劑。電力電容器成套裝置在維持係統電壓正常方麵發揮著很重要的作用,本文對此進行了分析。

1 電力電容器成套裝置概述

  電力電容器分為串聯電容器和並聯電容器,它們都改善電力係統的電壓質量和提高輸電線路的輸電能力,是電力係統的重要設備。由於電力電容器在無功補償上的顯著成效,所以無功補償采用電力電容器已得到廣泛應用[1]。電力電容器在減少係統功率損耗、提高功率因數、降低運行電流、提升電網電壓、釋放變壓器使用裕度等方麵有著顯著效果,式(1)為係統的有功損耗的計算公式:

  由式(1)可知,QC 為電容器發出的容性無功,可以減少線路上所傳輸的無功功率,從而可以降低係統的有功功率損耗。電力電容器又有高壓電容器和低壓電容器之分。額定電壓在1KV以下稱為低壓電容器,額定電壓在1KV以上的稱為高壓電容器。我國的低壓電容器的發展主要分為4個階段:50~60年代,我國采用油浸式電容器紙作為介質,電容器元件為扁平元,液體介質采用礦物油,電容器體積大、有功損耗高。二階段:70年代,我國采用金屬氧化膜替代電容器紙的應用,液體介質也大部分采用礦物油和樹脂,電容器元件為圓形結構,有自愈能力,體積為一代電容器的40%,有功損耗也有顯著降低。第三階段:80年代,元件采用8um左右金屬氧化膜,內充金屬天然油或樹脂,體積更加小,有功損耗降低為0.3W/KVar,使用壽命在2-6年。第四階段:電容器逐漸向小型化、無油化和環保化發展,采用5~6um的金屬氧化膜,內充SF6或N2氣體。具有防火阻燃體積小等優點,使用壽命長達10年。低壓電容器有多種型號,由於在填充材質和技術工藝的不同,不同的填充材質之間有著不同的優缺點。

2 電力電容器與係統電壓

      電容器的作用可以用一個與水管連接的水塔來形象地描述。水塔可用來“存儲”水壓,當供水係統的水泵供應的水量超過城鎮所需水量時,多餘的水將被存儲到水塔中。然後,當水的需求量較高時,多餘的水將從水塔中流出以維持水壓。電容器以同樣的方式存儲電子,並且以後可以再將電子釋放出來。首先分析聯電容器的作用,並聯電容器是一種無功補償設備。通常(集中補償式)接在變電站的低壓母線上,其主要作用是補償係統的無功功率,提高功率因數,從而降低電能損耗、提高電壓質量和設備利用率,常與有載調壓變壓器配合使用。電力電容器能夠發出容性無功,提高係統的電壓,式(2)為係統電壓降落的計算公式:

  在式(2)中,QC為電容器發出的感性無功,可以減少線路上所傳輸的無功,從而降低線路上的電壓降落,提高係統的節點電壓,這也是電容器提高電網電壓的基本原理。

  對於串聯電容器而言,當在線路中串聯電容器之後,則係統的電壓降落的計算公式如式(3)所示。

  由式(3)可知,當電容器作為串聯電容器使用時,可以減小線路的感性電抗,從而也能降低線路上的電壓降落,提高電網電壓。總體而言,采用電力電容器對係統電壓的穩定性具有重要作用。

3 電力電容器在自動電壓調整中的應用

  近年來,隨著電網控製技術的不斷發展,自動電壓控製係統在電力係統中的應用十分廣泛,自動電壓控製係統是提高係統電壓水平和經濟效益的重要手段[3]。隨著地區電網的不斷發展,電網結構日趨複雜,用戶對電能質量的要求也日益提高。在電力市場的機製下,采取手段降低網損、改善係統電壓水平,已經成為直接關係電力企業自身經濟效益的重要因素。電力係統電壓和無功功率控製是保證供電質量、滿足無功功率需求和係統電壓穩定的方法,同時也是減少線損、提高電網運行經濟性的措施。

  目前大多數地區電網采用分散調整的方式實施無功電壓控製,即在各變電站內利用本身所具有的無功資源實施對變電站電壓無功控製。比較常用的方法是根據係統當前的運行狀態在九區域圖上所處的位置來決定相應的控製方案,調節變壓器的分接頭擋位或者投切電容器,從而保證電壓合格率和主變力率。隨著城網改造的進行,越來越多電網中的電力電容器成套裝置投入使用。為了發揮調壓設備的作用,需要從當前的人工調節方式轉變為利用專家決策係統進行自動調節的方式。發展電網閉環無功控製係統,可以顯著提高係統的電壓合格率,降低係統的網損。

4 富二代抖音短视频AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

4.1產品概述

  AZC/AZCL係列智能電容器是應用於0.4kV、50Hz低壓配電中用於節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元,晶閘管複合開關電路,線路保護單元,兩台共補或一台分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、複合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在櫃內和櫃麵由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護方便,使用壽命長,可靠性高的特點,適應現代電網對無功補償的更高要求。

  AZC/AZCL係列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管複合開關電路,自動尋找投入(切除)點,實現過零投切,具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

4.2產品選型

AZC係列智能電容器選型:

AZCL係列智能電容器選型:

4.3產品實物展示

AZC係列智能電容模AZCL係列智能電容模塊

富二代抖音视频無功補償裝置智能電容方案

5 結束語

  電力電容器在電力係統中的應用曆史較長,在維持電網的穩定運行方麵發揮了重要的作用,隨著電容器無功補償技術的不斷發展,目前電力電容器成套裝置在係統無功補償方麵的性能也更加優越,保證了電力係統的穩定運行,今天電

力電容器成套裝置的應用範圍將更加廣泛。

參考文獻

[1] 蔡暉,張文嘉,萬振東,等.蘇州南部電網的電壓穩定問題及無功補償策略研究[J].電力電容器與無功補償,2017,38(1):110-116.

[2]蔣文忠,俞峰,張康.電力電容器成套裝置對係統電壓的影響分析

[3]富二代抖音官网企業微電網設計與應用手冊.2019.11版

作者簡介:

周穎,女,現任職於富二代抖音短视频電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產品的研發與應用,

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