35kV变电站自动跟踪无功补偿装置的研究与应用

电力系统电压无功自动补偿装置是保证电力系统经济运行的重要手段, 加强电力系统无功管理可以稳定系统电压。提高功率因数、降低损耗。在不增加变电站扩容的前提下, 增加供电容量, 变电站安装一套DWZB变电站电压无功自动补偿装置, 采用调节电容器端电压改变输出容量, 来适时调节系统应补的电容容量, 满足功率因数的需要。

1 自动跟踪无功补偿装置的应用

DWZB型电压无功调节装置根据Q=2πfcu2原理通过改变电容器端电压来调节电容器的无功出力, 采用特殊的电压调节器调节电容器二端电压。又使电容器和电网连接, 把无功输出送到电网。和分组投切电容器相比有一系列优点。电容器因主接入, 不分组, 不投切即可实现九档输出。固定连接即可实现容性无功按系统要求自动调节输出。由于没有开关投切, 电容器运行时无投切过电压问题。可以保证电容器安全运行。而调节电压是通过特殊的电压转移电路进行, 调节器通过过渡电阻调节时, 过渡电阻可以有效地限制过电压。

一次接线图如图1所示。

(1) 电容器组开; (2) 电压调节; (3) 避雷器; (4) 并联电容器; (5) 放电线圈; (6) 串联电抗器。

2 功能与特点

(1) 突破了传统的无功补偿理念, 采用Q=2ПfCU2的新型原理。 (2) 改电容器的分组投切为一次性固定接入, 通过改变电容器端电压达到改变补偿容量的目的。 (3) 电容器在调节时无充放电问题, 不脱离电网, 因此可以实现适时跟踪调节。 (4) 解决了电容器投切中的过电压和涌流等技术问题, 改滞后调节为实时调节。 (5) 自藕调压采用电阻式有载分接开关调电压, 调节过程中无过电压和涌流产生, 保证了电容器的运行安全, 延长其使用寿命。

3 实践应用情况

该课题在云驾岭煤矿地面变电站实施, 2008年11月份开工, 2008年12月份竣工, 投入运行。以前变电站无功补偿采用投切电容器调节无功的方法, 技术人员根据系统负荷的变化, 和对功率因数的计算, 人为地将系统中的电容器组进行增加或减少, 并存在一定的误差。而DWZB变电站电压无功自动补偿装置, 采用调节电容器端电压改变输出容量, 解决了电容器运行中过电压、涌流等问题, 改滞后调节为适时调节。DWZB变电站电压无功自动补偿装置的使用将把电压无功管理水平大大提高, 可以大幅度降低线损, 提高供电质量。是有一定的先进性和推广应用价值。电力系统无功补偿发展方向将改投切电容器组的方法向适时调节转移, 是有很广泛的发展空间。

4 补偿前后的效益计算分析

DWZB变电站电压无功自动补偿装置, 采用调节电容器端电压改变输出容量, 来适时调节供电系统应补的电容容量, 满足功率因数的需要。补偿前后功率因数变化的经济效益计算:补偿前的功率因数0.9和补偿后的功率因数0.98。

4.1 可提高变压器的利用率

补偿前:变压器的可输出功率为:P=S×COSφ=8000×0.9=7200 (kW) 补偿后:变压器的可输出功率为:P=S×COSφ=8000×0.98=7840 (Kw) 因此, 在不增加变压器容量情况下, 其输出的有功功率可增加640Kw, 即变压器的利用率可增加8%。

4.2 35KV输电线路损耗计算

按照平均功率3500kw计算:

COSφ=0.9时, 线路电流I=3500/1.732×35×0.9=69.3 (A) , 线路有功损耗P=3×64.12×1.46-3=18 (k W)

COSφ=0.98时, 线路电流I=3500/1.732×35×0.98=58.92 (A) , 线路有功损耗P=3×58.922×1.4-3=15 (k W)

可降低线路损耗P=18-15=3 (k W) , 平均每天节约电量3 (kW) ×24h=72KWh, 每年可节约电量26280k Wh。按电价0.86元/kWh计算, 每年可节约电费2.26万元。

4.3 变压器损耗

变压器短路损耗为:60kW, 额定电流为:131.9A。

COSφ=0.9时, 损耗为:60× (64.1/131.9) 2=1 4.1 7 (k w) 。

COSφ=0.98时, 损耗为:60× (58.92/131.9) 2=1 1.5 7 (k W) 。

可降低线路损耗P=14.17-11.57=2.6 (kW) , 平均每天节约电量2.6×24=62.4kWh, 每年可节约电量2.2776万kWh。按电价0.86元/KWh计算, 每年可节约电费1.958万元。

因此, 在不增加变压器容量的前提下, 经过合理的补偿, 每年可节约用电4.9056万kWh, 合计人民币4.218万元。

5 结语

DWZB变电站电压无功自动补偿装置自2008年12月份投入运行以来, 运行情况良好, 能根据电力系统实际负荷的变化实时调节功率因数, 达到实时调节, 保证矿井功率因数在较高数值上运行, 提高供电质量, 系统运行中操作简单, 便于维护, 具有很广泛的推广应用前景。

摘要：针对云驾岭矿高压电网无功补偿为固定电容器补偿, 不能实现经济运行, DWZB变电站电压无功自动补偿装置改电容器分组投切为一次固定投入, 通过改变电容器端电压来改变补偿容量, 解决了电容器运行中过电压、涌流等问题, 提高电网质量。

关键词：高压电网,电容器,自动无功补偿