高壓真空開關電容器柜的研制及應用知識

一、當前農村35千伏站無動補償存在的幾個問題

　　1.早期農網35千伏站無功補償容量過大。以石家莊地區農網為例，80年前，14個站共裝電容器26000千乏，每千伏安補償度達0.324千乏;到83年，平均補償度仍高于0.3千乏。有個別站無功補償度在0.5千乏以上(見表一)。則在當時系統電壓質量低劣，系統和用戶無功補償容量不足情況下，對改善農網電壓質量和安全經濟運行起到了積極作用。但隨著電網結構的不斷改進，110千伏站逐漸深入農網負荷中心，系統和用戶的無功補償容量不斷增加，農網各級電壓質量有了改善，加上農村35千伏站不斷增多，每站供電負荷相應減少的情況下，這樣過大的補償容量反而造成電容器組投運率低，過補償狀況嚴重，電壓升值偏高，經濟效益不顯著等問題。

　　2.農網35千伏站電容器有站率低。早期規劃和設計農村35千伏站時很少考慮無功補償裝置的投資問題，幾年來雖然進行了“還債”工作，直至83年，全區農網電容器有站率仍只占45%。

　　3.對原有35千伏站加裝電容器組有各種困難。要根據各變電站實際情況，從土建、電氣設計開始到施工安裝投運，周期長(一般要半年～1年時間)，相對工作量大，投資高，見效慢。個別站連建電容器室的地方也沒有。

　　4.新建35千伏站，因征地困難，電容器組單位造價高。加上無功補償具有一定獨立性，往往不能做到“三同時”(即和變電站同時設計，同時施工，同時投運)。

　　上述問題的存在，影響了無功補償“全面規劃，合理布局，分散安裝，就地平衡”方針的貫徹;影響了農網無功補償的建設速度和經濟運行。為此，必須從生產實際應用著手，利用新技術，研制新設備，實現無功補償裝置成套化、現代化和標準化。81年開始，我們對國內外電容器制造業及配套設備的生產技術和可行性進行了調查和探討。在確定了農村35千伏站無功合理補償容量的基礎上.設計了“高壓真空開關電容器柜”。

　　二、“高壓真空開關電容器柜”的研制

　　1.“高壓真空開關電容器柜””內安裝補償容量的確定。《并聯電容器裝置設計技術規程》中規定：“對于35千伏變電站中電容器裝置的總容量按照無功功率就地平衡的原則，可按主變容量的10～30%考慮。”《關于我國農村電網無功補償的意見》一文中提出：“35千伏站無功補償容易一般按主變容量的25～30%考慮”。這種大容量集中補償方式，從目前農村電網實際運行情況來看弊多利少。石家莊地區農村35千伏站44座，主變81臺。其中SJ-1800、SJ-3200、SLZ7-3150三種型號占總主變臺數的73%。主變的組合方式一般為2×1800千伏安、2×3200千伏安、2×3150千伏安、1800千伏安+3200千伏安四種情況。主變負載率B值一般情況下為0.4，農電高峰季節為0.7，以主變容量2×1800千伏安為例。

　　本著就地就近補償原則，農村35千伏站無功補償安裝容量以補償主變本身無功消耗和配電線路前段無功負荷(指前段配變空載無功消耗)即可，因為配電線路后段和供電用戶已有一定容量的無功補償設備。一般情況下，35千伏站的配變容量為主變容量的2.5倍左右。配電線路前段的配變容量可按總配變容量的1/3考慮。配變空載電流百分數取平均值為6%。前段配電線路上的無功損消可略去。則各種主變容量的35千伏站其配電線路前段無功消耗見表三。

從表二和表三計算統計結果證明：農村35千伏站無功補償容量按主變容量的10～15%考慮較理想。

　　為此，我們確定“高壓真空開關電容器柜”容量規格為600千乏。

　　2.“高壓真空開關電容器柜”設計要點。

　　①不建電容器室，不另占耕地。②采用新型大容量電容器。③利用 GG-1A型高壓開關柜的通用性，將電容器及所有配套設備裝在一個開關柜內。④必須具備在高壓配電室內安全運行條件和頻繁投切的特性。⑤結構緊湊合理，保護簡單可靠，安裝方便。電氣一次接線如圖一所示。

　　3.“高壓真空開關電容器柜”的結構。

　　GG-1A(EB)型外型尺寸和安裝尺寸與GG-1A型完全一樣，其結構如圖二。

　　柜內用鋼板隔成上下兩部。上部為真空開關室，裝有真空開關、放電PT等。下部為電容器室，裝有電容器和氧化鋅避雷器.隔板上安裝電流互感器等。母線隔離開關與真空開關空間有隔板。母線經隔離開關與斷路器相連，斷路器出線接放電PT和電流互感器。氧化鋅避雷器與電容器組進線連在一起。

　　電容器組為星形接線，中性點不接地。電容器組采用過電壓、過電流和失壓脫扣保護。

　　三、測試結果

　　1982年 5月“高壓真空開關電容器柜”研制成功后，在欒城縣城關35千伏站技網運行。連續運行半年后，由河北省電研所對新型裝置進行了全面測試和檢查，并在系統上進行了105相次分、合閘試驗，測得：

　　在合閘過程中，電容器組涌流情數最高為7.3倍，振蕩頻率450HZ。

　　合閘時，母線側過電壓最高為1.6倍，電容器測最高為1.7倍。

　　真空開關斷開電容器電流過程中無重燃，電容器測分閘過電壓最高值為1.4倍。

　　真空開關的合閘固有時間為0.05～0.06秒，分閘固有時間為0.04～0.05秒。

　　氧化鋅避雷器在分、合閘過程中沒有動作。

　　試驗結論：

　　1.“高壓真空開關電容器柜”的真空開關動作可靠，能滿足切合電容器組的要求。補償回路中雖然沒有串聯電抗器，其合閘時的涌流最大值約7倍左右，遠低于電容器的允許值。

　　2.該裝置中的電力電容器雙極對地局部放電測量結果：在2.15倍額定電壓下無局部放電現象。

　　3.該裝置中的真空開關無重燃現象，切斷電容器時的過電壓倍數不高，氧化鋅避雷器未動作。

　　4.該裝置中的電容器采用苯甲基硅油浸漬劑，具有不易燃性，適合安裝在配電室內運行。

　　5.該裝置中電容器臺數少，并采用真空開關和氧化鋅避雷器，具有運行可靠，維護簡便等優點。

　　1983年N月，“高壓真空開關電容器柜”通過省級技術鑒定，并被列為華北電力系統推廣應用項目。新型裝置掛網4年，運行正常，性能良好。

　　四、經濟效益

　　“高壓真空開關電容器柜”推廣應用以來，全省農網35千伏站已安裝150余套，普遍反映新型裝置補償量合理，安裝簡便，運行可靠，很受農電部門歡迎。以石家莊地區農網為例，在85年6月至86年6月的一年時間里，有21座35千伏站安裝投運了22套“高壓真空開關電容器柜”，總裝容量達13200千乏。電容器有站率由85年6月的45%提高到89%。安裝容量、安裝站數、安裝速度都創造了歷史最好水平。

　　新型裝置年平均降損節電量14萬度。新型裝置與原電容器組(同類容量)安裝方法比較(包括征用土地，建電容器室，埋設高壓電纜)和考慮提前投運的經濟效益，每套裝置節約資金1萬元以上(見表四)。

　　新型裝置的研制成功和推廣應用實踐，為加快農網35千伏站無功補償建設速度和農網的經濟運行提供了先進的技術手段。

　　五、結構和意見

　　l.“高壓真空開關電容器柜”設計合理，結構緊湊，安裝簡便速度快，運行可靠造價低，值得推廣應用。

　　1. 新型裝置具有良好的通用性。對交流操作的變電站可配備一個小容量的三相橋式整流器，安裝在柜子后側。接線原理可參照圖三。

　　3.主變容量為6500～10000千伏安的35千伏變電站，柜內可改用 3×334千乏電容器(有位置)。

　　4.新型裝置所用的真空開關遮斷容量75～150兆伏安較適宜。