唐鋼煉鐵廠變電站電容器組運行分析論文
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，提出電容器室通風不足是造成溫度過高的原因，通過增加電容器室通風量，解決了電容器組的運行問題。
關鍵詞：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，擔心此狀況長期運行將影響設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選型本站根據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，串聯電抗器按照抑制5次及以上諧波進行設計，電抗率選擇6%，單相干式空心結構，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，對應于每組無功補償電容器組分別為3臺，6臺，9臺，12臺。
串聯電抗器型號如下：
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/√3kV/0.1/√3/0.1/3kV。
電壓無功控制器RCBK-4(帶保護單元)
2.2現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，電容器室內溫度在40℃以上。
經測量，流經各組電抗器的工作電流超過電抗器額定電流的3%～5%，用戶認為出現裝置及室內溫度過高的原因是電容器配套使用的串聯電抗器額定電流選擇偏小所致。
2.3串聯電抗器參數選型復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對應于1000kVar電容器組選擇了單臺容量20kVar的串聯電抗器（單相容量）
Unk=K·N·UnrInk=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:每相電容器串聯臺數
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，不存在串聯電抗器額定電流選擇偏小問題。 之所以出現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/T604-1996《高壓并聯電容器裝置訂貨技術條件》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+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DL/T604-1996《高壓并聯電容器裝置訂貨技術條件》中4.6.6.1條“裝置能在均方根值不超過1.1x1.3IN的電流下連續運行”及JB5346-1998《串聯電抗器》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運行”可得出結論，用戶反映的過電流問題屬于正常工作范圍允許，對設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？經過各專業仔細檢查，發現電容器室風機通風量設計容量偏小。由于在電力系統內部變電站設計時，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組串聯電抗器。暖通專業考慮電容器室通風時，對于串聯電抗器的發熱量按常規電容器組進行考慮，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，電容器室內共有串聯電抗器8組（24臺單相），發熱量遠大于設計通風容量，串聯電抗器及電容器運行產生的大量熱量無法及時排出，造成設備及室內溫度過高的情況。
通過增加電容器室通風機數量，現在無功補償裝置運行情況良好，未出現溫度過高問題。
3幾點注意事項
3.1作為變電站專業設計人員，專業間提資時應規范、嚴謹，不能一味沿襲原有設計，造成設計失誤。
3.2根據規程規范要求，電容器組用串聯電抗器放置于室內時，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，這樣可使串聯電抗器產生的熱量快速釋放，同時也更容易解決防電磁感應問題。
參考文獻:
[1]DL/T604-1996.高壓并聯電容器裝置訂貨技術條件.
[2]JB5346-1998.串聯電抗器.
[3]GB50227-2008.并聯電容器裝置設計規范.
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