高压真空开关电容器柜的研制及应用知识
高压真空开关电容器柜的研制及应用知识
一、当前农村35千伏站无动补偿存在的几个问题
1.早期农网35千伏站无功补偿容量过大。以石家庄地区农网为例，80年前，14个站共装电容器26000千乏，每千伏安补偿度达0.324千乏;到83年，平均补偿度仍高于0.3千乏。有个别站无功补偿度在0.5千乏以上(见表一)。则在当时系统电压质量低劣，系统和用户无功补偿容量不足情况下，对改善农网电压质量和安全经济运行起到了积极作用。但随着电网结构的不断改进，110千伏站逐渐深入农网负荷中心，系统和用户的无功补偿容量不断增加，农网各级电压质量有了改善，加上农村35千伏站不断增多，每站供电负荷相应减少的情况下，这样过大的补偿容量反而造成电容器组投运率低，过补偿状况严重，电压升值偏高，经济效益不显著等问题。
2.农网35千伏站电容器有站率低。早期规划和设计农村35千伏站时很少考虑无功补偿装置的投资问题，几年来虽然进行了“还债”工作，直至83年，全区农网电容器有站率仍只占45%。
3.对原有35千伏站加装电容器组有各种困难。要根据各变电站实际情况，从土建、电气设计开始到施工安装投运，周期长(一般要半年～1年时间)，相对工作量大，投资高，见效慢。个别站连建电容器室的地方也没有。
4.新建35千伏站，因征地困难，电容器组单位造价高。加上无功补偿具有一定独立性，往往不能做到“三同时”(即和变电站同时设计，同时施工，同时投运)。
上述问题的存在，影响了无功补偿“全面规划，合理布局，分散安装，就地平衡”方针的贯彻;影响了农网无功补偿的建设速度和经济运行。为此，必须从生产实际应用着手，利用新技术，研制新设备，实现无功补偿装置成套化、现代化和标准化。81年开始，我们对国内外电容器制造业及配套设备的生产技术和可行性进行了调查和探讨。在确定了农村35千伏站无功合理补偿容量的基础上.设计了“高压真空开关电容器柜”。
二、“高压真空开关电容器柜”的研制
1.“高压真空开关电容器柜””内安装补偿容量的确定。《并联电容器装置设计技术规程》中规定：“对于35千伏变电站中电容器装置的总容量按照无功功率就地平衡的原则，可按主变容量的10～30%考虑。”《关于我国农村电网无功补偿的意见》一文中提出：“35千伏站无功补偿容易一般按主变容量的25～30%考虑”。这种大容量集中补偿方式，从目前农村电网实际运行情况来看弊多利少。石家庄地区农村35千伏站44座，主变81台。其中SJ-1800、SJ-3200、SLZ7-3150三种型号占总主变台数的73%。主变的组合方式一般为2×1800千伏安、2×3200千伏安、2×3150千伏安、1800千伏安+3200千伏安四种情况。主变负载率B值一般情况下为0.4，农电高峰季节为0.7，以主变容量2×1800千伏安为例。
本着就地就近补偿原则，农村35千伏站无功补偿安装容量以补偿主变本身无功消耗和配电线路前段无功负荷(指前段配变空载无功消耗)即可，因为配电线路后段和供电用户已有一定容量的无功补偿设备。一般情况下，35千伏站的配变容量为主变容量的2.5倍左右。配电线路前段的配变容量可按总配变容量的1/3考虑。配变空载电流百分数取平均值为6%。前段配电线路上的无功损消可略去。则各种主变容量的35千伏站其配电线路前段无功消耗见表三。
从表二和表三计算统计结果证明：农村35千伏站无功补偿容量按主变容量的10～15%考虑较理想。
为此，我们确定“高压真空开关电容器柜”容量规格为600千乏。
2.“高压真空开关电容器柜”设计要点。
①不建电容器室，不另占耕地。②采用新型大容量电容器。③利用 GG-1A型高压开关柜的通用性，将电容器及所有配套设备装在一个开关柜内。④必须具备在高压配电室内安全运行条件和频繁投切的特性。⑤结构紧凑合理，保护简单可靠，安装方便。电气一次接线如图一所示。
3.“高压真空开关电容器柜”的结构。
GG-1A(EB)型外型尺寸和安装尺寸与GG-1A型完全一样，其结构如图二。
柜内用钢板隔成上下两部。上部为真空开关室，装有真空开关、放电PT等。下部为电容器室，装有电容器和氧化锌避雷器.隔板上安装电流互感器等。母线隔离开关与真空开关空间有隔板。母线经隔离开关与断路器相连，断路器出线接放电PT和电流互感器。氧化锌避雷器与电容器组进线连在一起。
电容器组为星形接线，中性点不接地。电容器组采用过电压、过电流和失压脱扣保护。
三、测试结果
1982年 5月“高压真空开关电容器柜”研制成功后，在栾城县城关35千伏站技网运行。连续运行半年后，由河北省电研所对新型装置进行了全面测试和检查，并在系统上进行了105相次分、合闸试验，测得：
在合闸过程中，电容器组涌流情数最高为7.3倍，振荡频率450HZ。
合闸时，母线侧过电压最高为1.6倍，电容器测最高为1.7倍。
真空开关断开电容器电流过程中无重燃，电容器测分闸过电压最高值为1.4倍。
真空开关的合闸固有时间为0.05～0.06秒，分闸固有时间为0.04～0.05秒。
氧化锌避雷器在分、合闸过程中没有动作。
试验结论：
1.“高压真空开关电容器柜”的真空开关动作可靠，能满足切合电容器组的要求。补偿回路中虽然没有串联电抗器，其合闸时的涌流最大值约7倍左右，远低于电容器的允许值。
2.该装置中的电力电容器双极对地局部放电测量结果：在2.15倍额定电压下无局部放电现象。
3.该装置中的真空开关无重燃现象，切断电容器时的过电压倍数不高，氧化锌避雷器未动作。
4.该装置中的电容器采用苯甲基硅油浸渍剂，具有不易燃性，适合安装在配电室内运行。
5.该装置中电容器台数少，并采用真空开关和氧化锌避雷器，具有运行可靠，维护简便等优点。
1983年N月，“高压真空开关电容器柜”通过省级技术鉴定，并被列为华北电力系统推广应用项目。新型装置挂网4年，运行正常，性能良好。
四、经济效益
“高压真空开关电容器柜”推广应用以来，全省农网35千伏站已安装150余套，普遍反映新型装置补偿量合理，安装简便，运行可靠，很受农电部门欢迎。以石家庄地区农网为例，在85年6月至86年6月的一年时间里，有21座35千伏站安装投运了22套“高压真空开关电容器柜”，总装容量达13200千乏。电容器有站率由85年6月的45%提高到89%。安装容量、安装站数、安装速度都创造了历史最好水平。
新型装置年平均降损节电量14万度。新型装置与原电容器组(同类容量)安装方法比较(包括征用土地，建电容器室，埋设高压电缆)和考虑提前投运的经济效益，每套装置节约资金1万元以上(见表四)。
新型装置的研制成功和推广应用实践，为加快农网35千伏站无功补偿建设速度和农网的经济运行提供了先进的技术手段。
五、结构和意见
l.“高压真空开关电容器柜”设计合理，结构紧凑，安装简便速度快，运行可靠造价低，值得推广应用。
1. 新型装置具有良好的通用性。对交流操作的变电站可配备一个小容量的三相桥式整流器，安装在柜子后侧。接线原理可参照图三。
3.主变容量为6500～10000千伏安的35千伏变电站，柜内可改用 3×334千乏电容器(有位置)。
4.新型装置所用的真空开关遮断容量75～150兆伏安较适宜。
