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唐鋼煉鐵廠變電站電容器組運行分析
摘要:通過對唐鋼煉鐵廠變電站電容器組運行中溫度過高問題進行分析，提出電容器室通風(fēng)不足是造成溫度過高的原因，通過增加電容器室通風(fēng)量，解決了電容器組的運行問題。
關(guān)鍵詞：電容器組 運行分析 溫度過高
1 問題的提出
唐鋼煉鐵廠220kV變電站于2009年8月改造完成投入運行，該站220kV部分采用外橋接線方式，220kV接有2臺容量為50MVA主變壓器，10kV采用雙母線接線形式，每段母線各接有一套容量為10MVA的并聯(lián)電容器成套裝置，無功補償電容器組投運后，用戶反映電容器室溫度過高，擔(dān)心此狀況長期運行將影響設(shè)備壽命而無法保證運行安全。
2 分析計算
2.1 電容器組接線方式及參數(shù)選型 本站根據(jù)用戶實際需要選用了2套分組自動投切無功補償電容器組，布置在16mx8m的電容器室內(nèi)，串聯(lián)電抗器按照抑制5次及以上諧波進行設(shè)計，電抗率選擇6%，單相干式空心結(jié)構(gòu)，三相疊裝布局，每套電容器分4組進行自動投切，4組容量分別為1000kVar、2000kVar、3000kVar、4000kVar。
單臺電容器型號為BFM12/√3 -334-1W，共30臺，分4組，對應(yīng)于每組無功補償電容器組分別為3臺，6臺，9臺，12臺。
串聯(lián)電抗器型號如下：
CKSC-60/10-6%，容量60kVar，額定電流52.5A，電抗率6%；
CKSC-120/10-6%，容量120kVar，額定電流105A，電抗率6%；
CKSC-180/10-6%，容量180kVar，額定電流157.5A，電抗率6%；
CKSC-240/10-6%，容量240kVar，額定電流210A，電抗率6%；
放電線圈FD2-1.7/11/ 3-1W其變比為11/√3 kV/0.1/√3 /0.1/3kV。
電壓無功控制器RCBK-4(帶保護單元)
2.2 現(xiàn)場反饋情況 無功補償電容器成套裝置投入運行后，電抗器運行溫度在80℃以上，電容器單元運行溫度在50℃以上，電容器室內(nèi)溫度在40℃以上。
經(jīng)測量，流經(jīng)各組電抗器的工作電流超過電抗器額定電流的3%～5%，用戶認為出現(xiàn)裝置及室內(nèi)溫度過高的原因是電容器配套使用的串聯(lián)電抗器額定電流選擇偏小所致。
2.3 串聯(lián)電抗器參數(shù)選型復(fù)核 針對用戶提出的問題，以容量1000kVar電容器組為例進行如下分析：
2.3.1 電容器組單相容量為334kVar
Inr=Snr/Unr =52.59A
Inr:電容器組額定電流 Snr:電容器額定容量 Unr:電容器組額定電壓
2.3.2 對應(yīng)于1000kVar電容器組選擇了單臺容量20kVar的串聯(lián)電抗器（單相容量）
Unk=K·N·Unr Ink=Snk/Unk (見JB5346-1998)
Unk=6%·1·11/√3 =0.381Kv
Ink=Snk/Unk=52.5A
K:額定電抗率 Unr:配套電容器組的額定電壓 N:每相電容器串聯(lián)臺數(shù)
UNk:電抗器額定端電壓 INk:電抗器額定電流
Inr=52.59A與Ink=52.5A的微小差別是由于串抗6%的選擇是基于電容器組容量為1000kVar（三相容量）進行選擇的，而實際容量為3×334kVar=1002kVar。
從以上計算可以看出，串聯(lián)電抗器的額定電流選擇與電容器組的額定電流是匹配的，不存在串聯(lián)電抗器額定電流選擇偏小問題。
之所以出現(xiàn)運行電流高于額定電流的情況，可能存在的原因是電容偏差問題。
DL/T 604-1996《高壓并聯(lián)電容器裝置訂貨技術(shù)條件》中4.6.1.1條“電容器組容許的電容偏差為裝置額定電容的0～+5%”。如果電容器組出現(xiàn)+5%的電容偏差，即C=1.05Cnr（Cnr為電容器組的額定電容值）.
I=U·ω·C= U·ω·1.05Cnr=1.05Inr
由上式可見，由于電容器組容許范圍內(nèi)的制造偏差會使實際運行電流達到1.05倍的額定電流。
根據(jù)DL/T 604-1996《高壓并聯(lián)電容器裝置訂貨技術(shù)條件》中4.6.6.1條“裝置能在均方根值不超過1.1x1.3IN的電流下連續(xù)運行”及JB5346-1998《串聯(lián)電抗器》5.5.1.1“電抗器能在工頻電流為1.35倍額定電流的最大工作電流下連續(xù)運行”可得出結(jié)論，用戶反映的過電流問題屬于正常工作范圍允許，對設(shè)備壽命不會造成影響。
2.4 過熱原因分析 串抗、電容器及電容器室溫度過高的原因在哪里呢？經(jīng)過各專業(yè)仔細檢查，發(fā)現(xiàn)電容器室風(fēng)機通風(fēng)量設(shè)計容量偏小。由于在電力系統(tǒng)內(nèi)部變電站設(shè)計時，配置的電容器組采用分組投切方式較少，每套電容器成套裝置僅配置1組串聯(lián)電抗器。暖通專業(yè)考慮電容器室通風(fēng)時，對于串聯(lián)電抗器的發(fā)熱量按常規(guī)電容器組進行考慮，認為兩套電容器成套裝置有2組串抗（6臺單相），但實際上由于采用了分組投切，電容器室內(nèi)共有串聯(lián)電抗器8組（24臺單相），發(fā)熱量遠大于設(shè)計通風(fēng)容量，串聯(lián)電抗器及電容器運行產(chǎn)生的大量熱量無法及時排出，造成設(shè)備及室內(nèi)溫度過高的情況。
通過增加電容器室通風(fēng)機數(shù)量，現(xiàn)在無功補償裝置運行情況良好，未出現(xiàn)溫度過高問題。
3 幾點注意事項
3.1 作為變電站專業(yè)設(shè)計人員，專業(yè)間提資時應(yīng)規(guī)范、嚴謹，不能一味沿襲原有設(shè)計，造成設(shè)計失誤。
3.2 根據(jù)規(guī)程規(guī)范要求，電容器組用串聯(lián)電抗器放置于室內(nèi)時，宜選用干式鐵芯電抗器，如考慮噪音等因素需選用干式空芯電抗器時，宜采用戶外布置方式，這樣可使串聯(lián)電抗器產(chǎn)生的熱量快速釋放，同時也更容易解決防電磁感應(yīng)問題。
參考文獻:
[1]DL/T 604-1996.高壓并聯(lián)電容器裝置訂貨技術(shù)條件.
[2]JB 5346-1998.串聯(lián)電抗器.
[3]GB 50227-2008.并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范.
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