消除电力系统谐波对电容器组投运影响的尝试

1、消除电力系统谐波对电容器组投运影响的尝试    关键词: 速断跳闸;谐波;电容器组;自动投切;静止无功功率;补偿装置(SVC)0 引言 随着我国电力行业的发展,用户与电力公司之间的矛盾已经逐渐从电能数量向电能质量方面转移。此外,电力市场化改革与分时电价机制的逐步形成也引导电能市场向着优质优价的方面进行转变。然而电力电子器件和技术的大量应用却使得我国原本就不甚理想的电能质量愈发恶化。 1 微机型保护装置在高压电容器补偿投运过程中存在的一些技术问题 1)在合闸时出现速断跳闸;2)合闸成功后,运行一段时间就会出现因过压而跳闸的现象。 1.1 首次原因分析。电容

2、器在合闸时合不上闸或运行一段时间就会出现过电压跳闸可能存在以下原因: 1)电容器投入运行时存在合闸涌流;2)电力系统存在谐波;3)微机保护装置的保护定值设置太小:4)微机保护装置的抗干扰能力太差。 1.2 首次要因确认。合闸瞬间出现速断跳闸后,将电容器进线柜的手车拉出,对电容器进行放电,确保电容器上无电后,将电容器进线母线挂上地线,然后拆下电容器的熔断器,对电容做绝缘试验,全部做完后没有发现电容器存在问题。判断可能是: 1)微机保护装置的保护定值设置太小;2)微机保护装置的抗干扰能力太差。 1.3 首次制定对策实施验证。1)检查微机保护装置的保护定值设置,定值设置正确无误;2)在微机保护装置的

3、模拟量输入回路增加滤波器,提高装置的抗干扰能力;3)重新合闸,结果,微机保护装置在合闸时又出现速断跳闸。 为了进一步验证是否是微机保护装置的原因,把另一台电容器柜上的保护装置拆下,更换到该组电容器的进线柜上,重新合闸,结果,微机保护装置在合闸时又出现速断跳闸。 1.4 再次原因分析。经过以上试验,证明了微机保护装置在合闸时出现速断跳闸的原因不在微机保护装置;可能由于系统存在谐波,电容器投入瞬间,产生很大的合闸涌流,造成微机保护装置在合闸时出现速断跳闸现象。 1.5 再次要因确认。对电容器组进一步深入地检查,重新对电容器做绝缘试验,仍然未发现异常情况;于是对电容器组扩大检查范围,在检查的过程中发

4、现,与电容器组配套的电抗器容量只有18Kvar(电容器组的容量为l8OOKvar),只有电容器组容量的1%;电力电容器行业标准规定:在电力系统无谐波的情况下,为了限制电容器合闸涌流,串联电抗器容量的选择可按电容器容量1%选择;抑制5次谐波,串联电抗器容量的选择可按电容器容量与56%选择;抑制3次谐波,串联电抗器容量的选择可按电容器容量1112%选择;根据以上分析,初步可以断定,造成微机保护装置在合闸时出现速断跳闸和运行过程中出现因过电压而跳闸现象是由于系统存在谐波,串联电抗器容量比例又太小,抑制不了谐波和因谐波而产生的合闸涌流而引起的。 1.6 再次制定对策实施验证。为了进一步验证上述结论,我

5、们对电容器保护装置设置了断路器合闸启动录波和分闸启动录波功能。强行投入电容器组,在电容器运行过程中,我们观察了电容器母线电压和电流的变化,发现电压从9.8KV逐步上升到11KV左右,电流也随之增大。同时伴随着变压器的嗡嗡声也在加剧。保护装置随之跳闸。此时通过对电容器单元录波图形分析如下: 从系统母线电压波形可以看出,前五个正弦波形发生了畸变,明显看出含有五次谐波,从第六个波形的l/3处开始又恢复成了标准的正弦波; 从放电电压波形可以看出,前五个正弦波形发生了严重的畸变,明显看出含有五次谐波,从第六个波形的1/3处开始变成了一条趋向于零的直线; 从电流波形可以看出,前五个正弦波形发生了畸变,明显

6、看出含有五次谐波,从第六个波形的l/3处开始变成了一条趋向于零的直线: 从录波图形可以看出,跳闸时刻发生在第六个周波的l/3处。根据电压、电流波行分析,系统中确实存在很强的五次谐波,与理论分析结果完全吻合。 2 实施方案 我们根据以上理论和系统谐波实际情况着手做了以下两次试验: 第一次,将电容器容量甩掉1/3,即由原来的1800Kvar改为12O0Kva r,进行合闸,结果出现跳闸;第二次,将电容器容量再甩掉l/3,即由原来的1200Kvar改为600Kvar,再进行合闸,此后工作正常。以上现象消失,再通过计算机查看电压电流波形显示正常。 由于在设计电容器补偿时,没有考虑到谐波对电容器运行的影

7、响,以致选用电抗器的容量过小:因而造成了电容器组不能投入运行和不能正常运行的结果。投入6OOKvar电容器后,系统功率因数正好能满足供电部门对功率因数不低于O.92要求,此时,串联电抗器的容量只有电容器容量的3%。由于现场条件的限制,不大可能完全按照行业标准要求来改进。如果用户的用电负荷增大,还是难以满足系统对无功补偿的要求,对用户来说,这是很遗憾的事情。 3 结语 日前,电容器行业针对不同的情况大致采用以下几种补偿方式: 1)对用电负荷相对稳定的用户,如系统变电所,多采用固定补偿方式,即电容器投入系统运行后,就能满足系统对无功功率补偿的要求(功率因数在O.921之间)。        2)对用电负荷相对稳定,用电负荷变化不频繁而且规律性很强的用户。例如,每天上午八点到晚上十点钟,用电负荷比较大;每天晚上十点钟到第二天早上八点钟,用电负荷比较小。多采用电容器分组的方式,值班人员可根据这一变化人工投切电容器组。 3)对用电负荷变化频繁的用户,如煤电系统,根据用电负荷的变化,多采用电容器分组自动投切的方式。 4)对用电负荷变化非常频繁的用户,如冶金钢铁、电气化铁路、城市建设等行业中、采用静止无功功率补偿装置(SVC)比较合适,它动态响应速度比较快,时间为毫秒级,可适时跟踪负荷的变化调整无功功