【文章內(nèi)容簡介】 柱澆注絕緣電壓互感器 14 無功補償裝置的選擇 補償裝置的意義和目的 無功補償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時對 增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。 目的： 1）、可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù) 2）、降低線損，調(diào)整電壓 ，穩(wěn)定系統(tǒng) 3）、提高電壓，補償變壓器的無功損耗，能隨電壓的波動自動切入。 4）、提高電氣設備的有功輸出 設置無功補償裝置時，可根據(jù)電網(wǎng)的電壓 、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、無功平衡、調(diào)相調(diào)壓及限制湝波電壓 、過電壓等因素，設置其安裝地點、形式、種類、容量和電壓等級。 無功補償裝置的類型的選擇 無功補償裝置的類型 無功補償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置。 目前常用的補償裝置有：靜止補償器、同步調(diào)相機 、并聯(lián)電容器。 常用的三種無功補償裝置類型的比較及選擇 這三種無功補償裝置都是直接或者通過變壓器并接于需要補償無功的變配電所的母線上。 同步調(diào)相機： 同步調(diào)相機相當于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供無功功率而起到無功電源的作用，可提高系統(tǒng)電壓。 裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機，能根據(jù)裝設地點電壓的數(shù)值平滑地改變輸出或汲取的無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。特別是有強行勵磁裝置時，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機是旋轉(zhuǎn)機械，運行維護比較復雜。它的 有功功率損耗較大。小容量的調(diào)相機每千伏安容量的投入費用也較大。故同步調(diào)相機宜于大容量集中使用，容量小于 5MVA 的一般不裝設。在我國，同步調(diào)相機常安裝在樞紐變電所，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 靜止補償器： 靜止補償器由電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)調(diào)壓需要，通過可調(diào)電抗器吸收電容器組中的無功功率，來調(diào)節(jié)靜止補償其輸出的無功功率的大小和方向。靜止補償器是一種技術(shù)先進、調(diào)節(jié)性能、使用方便、經(jīng)紀性能良好的動態(tài)無功功率補償裝置。靜止補償器能快速平滑地調(diào)節(jié)無功功率 ，以滿足無功補償裝置的要求。這樣就克服了電容器作為無功補償裝置只能做電源不能做負荷，且調(diào)節(jié)不能連續(xù)的缺點。與同步調(diào)相機比較，靜止補償器運行維護簡單，功率損耗小，能做到分相補償以適應不平衡負荷的變化，對沖擊負荷也有較強的適應性，因此在電力系統(tǒng)得到越來越廣泛的應用。（但此設備造價太高，不在本設計中不宜采用）。 電力電容器： 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它提供的無功功率值與所節(jié)點電壓成正比。 電力電容器的裝設容量可大可小。而且既可集中安裝，又可分散裝設來接地供應無功率，運行時功率損耗亦較小。 此外，由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護也較方便。為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，也可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入和切除。 15 綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無功補償裝置。 無功補償裝置容量的確定 （根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗） 現(xiàn)場經(jīng)驗一般按主變?nèi)萘康?10％ 30％來確定無功補償裝置的容量。 此設計中主變?nèi)萘繛?63MVA 故并聯(lián)電容器的容量為： 1MVA— 3MVA 為宜，在此設計中取 3MVA。 并聯(lián)電容器裝置的分組 1 分組原則 1) 并聯(lián)電容器裝置的分組主要有系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)電壓波動 、負荷變化、諧波含量等因素確定。 2) 對于單獨補償?shù)哪撑_設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與設備相聯(lián)接，并與該設備同時投切。對于 110KV— 220KV、主變代有載調(diào)壓裝置的變電所，應按有載調(diào)壓分組，并按電壓或功率的要求實行自動投切。 終端變電所的并聯(lián)電容器設備，主要是為了提高電壓和補償變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過 ％。 2 分組方式 1) 并聯(lián)電容器的分組方式有等容量分組、等差容量分組、帶總斷路器的等 差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。 2) 各種分組方式比較 (1) 等差容量分組方式 :由于其分組容量之間成等差級數(shù)關(guān)系，從而使并聯(lián)電容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合。既可用比等容量分組方式少的分組數(shù)目，達到更多種容量組合的要求，從而節(jié)約了回路設備數(shù)。但會在改變?nèi)萘拷M合的操作過程中，會引起無功補償功率較大的變化，并可能使分組容量較小的分組斷路器頻繁操作，斷路器的檢修間隔時間縮短，從而使電容器組退出運行的可能性增加。因而應用范圍有限。 (2) 帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分 組，當某一并聯(lián)電容器組因短路故障而切除時，將造成整個并聯(lián)電容器裝置退出運行。 (3) 等容量分作方式，是應用較多的分作方式。 綜上所述，在本設計中，無功補償裝置分作方式采用等容量分組方式。 并聯(lián)電容器裝置的接線 并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形（ Y）和三角形（△）兩種。經(jīng)常使用的還有由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用有由三角形派生出來的雙三角形。 從《電氣工程電氣設計手冊》（一次部分） P502頁表 917 中比較得，應采用雙星形接線。因為雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng) 通訊不會造成干擾，適用于 10KV及以上的大容量并聯(lián)電容器組。 中性點接地方式：對該變電所進行無功補償，主要是補償主變和負荷的無功功率，因此并聯(lián)電容器裝置裝設在變電所低壓側(cè)，故采用中性點不接地方式。 16 第 6 章 防雷保護與接地技術(shù) 防雷保護 雷電流所引起的大氣過電壓將會對電氣設備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴重的危害，因此，在變電所和高壓輸電線路中，必須采取有效的防雷措施，以保護電氣設備的安全。 A）、雷電過電壓有三種情況： 直擊雷過電壓 感應雷過電壓 侵入雷過電壓 B）、直擊雷過電壓 保護： 可采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊接成的網(wǎng)等。 措施： C）、侵入雷過電壓保護： 對配電裝置侵入雷保護的過電壓保護是采用閥型避雷器及與管型避雷器或金屬氧化物避雷器配合的過線保護等保護措施。 直擊雷的保護 直擊雷過電壓保護，可采用避雷針，為滿足全所所有構(gòu)架、電氣設備、及建筑物、構(gòu)筑物均為針的保護范圍內(nèi)在防直擊雷保護范圍內(nèi)，根據(jù)電力設備過電壓保護技術(shù)規(guī)程，在變電所內(nèi)設置 4支獨立的避雷針，高度 30M，構(gòu)成聯(lián)合保護。且用 40*4 扁鋼將所有的避雷針連接起來， 與變電所總接地網(wǎng)連接，并且在連接處加裝集中接地裝置。 （ 1）、雷針裝設的原則 獨立避雷針不應設在人員經(jīng)常通行的地方，避雷針及接地裝置與道路或出入口的距離不得小于 3 米，否則應采取均壓或鋪設瀝青地面。 110KV 及以上配電裝置，一般將避雷針裝設在構(gòu)架上并與接地網(wǎng)連接，而且要設集中接地裝置，避雷針在接地網(wǎng)上的引入點距離變壓器在接地網(wǎng)上的連接點沿地線的距離不得小于 15 米。變壓器構(gòu)架上不應裝設避雷針。獨立避雷針與配電裝置帶電部分的空氣距離不得小于 5 米，獨立避雷針的接地裝置與變電所接地網(wǎng)地中距離不得小于 3米。 （ 2）、避 雷針保護范圍確定： 兩針構(gòu)成的聯(lián)合保護，兩針間的距離 D不得大于 7（ h－ HX） *P，否則兩針間的設備不能處于保護范圍內(nèi)。 侵入雷電波保護 雷擊線路機會比雷擊直變電所多，為了防止由送電線路侵入變電所高壓進行波對電氣設備的損壞，在各級電壓架空送電線路氧化鋅避雷器，并與線路的保護相配合。氧化鋅避雷器比普通閥型避雷器具有無續(xù)流、通流容量大、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長等優(yōu)點，在很多的范圍內(nèi)代替普通閥型避雷器。電氣設備的絕緣配合基于避雷器的保護水平，設備所承受的雷電過電壓和操作過電壓均由避雷器來限止，即選用設備的絕緣水 平取決于避雷器的保護性能。 （一）裝設直擊雷保護的范圍： （ 1） 屋外配電裝置，包括組合導線和母線廊道。 （ 2） 雷電活動特殊強烈地區(qū)的主廠房，主控制室和高壓屋內(nèi)配電裝置。 （二）避雷針、避雷線的裝設原則及其接地裝置的要求 （ 1） 獨立避雷針（線）宜設獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻 17 不易超過 10 歐 （ 2） 電壓 110kv 及以上配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但土壤電阻率大于 1000 歐米的地區(qū)，宜裝設獨立的避雷針。 35kv 及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝設避雷針，因其 絕緣水平極低，雷擊時引起反壓。 （三）避雷器的使用條件 （ 1） 使用地點的海拔高度不超過 1000 米，高于 1000 米的地區(qū)，應選用高原型避雷器； （ 2） 使用地區(qū)的環(huán)境溫度不高于 +40℃，不低于 40℃； （ 3） 安裝地點可能出現(xiàn)相對地最高工頻電壓，該電壓不得大于避雷器的滅弧電壓； （ 4） 沒有嚴重污穢或腐蝕金屬、絕緣件的氣體的地區(qū)； （ 5） 沒有劇烈震動和沖擊的場所； （ 6） 允許的最大風速為 35m/s。 為滿足變電所侵入雷電波保護，選擇以下保護措施。 （ 1）、 110KV 母線上安裝一組氧化鋅避雷器型號為 HY10W5100/260。可將避雷器安裝在電壓互感器間隔上 （ 2）、 35KV 母線上安裝一組氧化鋅避雷器型號為 HY5WZ151/134?？蓪⒈芾灼靼惭b在電壓互感器柜內(nèi) . （ 3）、 35KV 架空送電線路上安裝一組氧化鋅避雷器型號為 HY5W－ 51/134。 感應雷的防護 （ 1）大氣過電壓對分級絕緣變壓器中性點危害很大，需要進行保護，在主變壓器中性點裝設一臺氧化鋅避雷器型號為 Y1W5－ 73/200 和放電間隙。 （ 2）為了防止電容器上出現(xiàn)諧振過電壓，應裝設一組避雷器型號為 HY5WR－ 51/50。 接地 裝置 為保護人身及設備在正常的事故情況下的安全，電氣設備都應裝設接地裝置。 A） 一般要求： ，電氣設備外殼要接地。首先應能同與地有可靠連接的各種金屬結(jié)構(gòu)、管道和設備等自然接地體。 ，應使用一個總的接地裝置。接地裝置的接地電阻，應滿足其中接地電阻最小的電氣設備的要求。 （管子、扁鐵和圓鋼等，垂直接地體和水平接地體兩類）應盡可能使在電氣設備所在地點附近的對地電壓分布均勻。 B) 接地網(wǎng)的布置： 本變電所以水平接地 為主，以垂直接地為輔助，成閉合式環(huán)行接地網(wǎng)，圍繞戶外配電裝置，戶內(nèi)配電裝置，主控制輔助廠房及其他需裝設接地網(wǎng)的建筑物，敷設環(huán)行接地網(wǎng)。利用與地有可靠連接的各種金屬結(jié)構(gòu)、管道和設備等自然接地體將配電裝置、廠房及其它的建筑物等通過接地引上線與環(huán)行接地網(wǎng)連接。 為了保證人身和設備的安全，本所所有電氣設備的底座和外殼、傳動裝置、配電箱、微機保護控制保護屏臺的筐架、屋外構(gòu)架、設備支架、電纜金屬外皮等均應可靠接地。 根據(jù)規(guī)程規(guī)定，本所設置統(tǒng)一的接地裝置，其接地電阻小于等于 ? 。采用以 404 扁鋼制作的水平接地為主，垂直鋼管接地為輔的復合式人工接地網(wǎng)，接地裝置埋于凍土層之下。詳見“防雷、接地平面布置圖”。 18 接地電阻近似計算： 600 .5 * 0 .4 86 0 * 6 5R ? ? ?〈 ? 110KV 進線的保護 采用三段式電流保護，其中由無時限電流速斷保護只能保護線路的一部分，帶時限的電流速斷保護只能保護本線路的全長，但不能作 為相鄰下一級線路的后備保護。還必須采用過電流保護作為本電路和下一級線路的后備保護，輸電線路通常采用三段式電流保護，上述各三段分別其中的一、二、三段。 （ 1）無時限電流速斷保護的原理及整定計算 根據(jù)電網(wǎng)對繼電保護的要求，可以使電流保護的動作不帶時限。構(gòu)成瞬動保護。為保證動作的選擇性，采取動作電流按躲過被保護線路；外部短路是的最大短路電流來整定。即： ( 3 )1 2 m axIIop rel kI K I? 靈敏度校驗用保護區(qū)占被保護全長的百分數(shù)來表示即： 00100plm l?? 要求在最大運行方式下大于等于 0050 ， 在最小運行方式下不小于 15%～ 20%。 動作時限 11 0t ? （ 2）帶時限電流速斷保護的工作原理和整定計算（二段） 按下一保護的動作電流整定計算即： 22Iop rel opI K I? 靈敏系數(shù)的校驗 = 2)2( min. ?opkII ～ 動作時限 2212t t t? ?? （ 3）定時限過電流保護的原理和整定計算（三段保護） 動作電流必須按躲過被保護線路在正常運行時的最大可能負荷電流來整定即：33,m a xrel ssop LreKKIIK? 靈敏系數(shù)的校驗 當為近后備保護時 = 2)2( min. ?opkII ～ 當為遠后備保護時： ( 2 )2 ,m in3.m in 3 1 1 .2ks opIK I?? 19 對于不帶電抗器的單側(cè)電源線路應裝設電流速斷保護和過電流保護。 （ 1）整定計算 1）電流速斷保護 按躲過被保護線路末端發(fā)生短路時的最大短路電流 1 m axop rel dI K I? 保護靈敏系數(shù)是 用保護區(qū)長度占被保護線路全長的百分數(shù)來表示 0100 0*plm v? 2）過電流保護 按躲過線路上最大工作電流計算 33m a xrel sso p lreKKIIK? 靈敏系數(shù)的校驗 ( 2 )3minm