2022年KV地面降压站无功补偿专业技术方案V.docx

精品学习资源贵州比德煤业有限公司比德煤矿35KV 地面降压站无功补偿方案目 录第 1 章初步方案及设备特性说明 21.1 初步整体方案 21.2 设备说明 3第 2 章 SVG 成套方案设计依据 32.1 设备使用运行条件 32.2 工程条件 42.3 依据的标准和规范 4第 3 章精细补偿成套装置设计 53.1动态补偿成套装置方案设计53.3 SVG 投运后的技术指标 9第 4 章精细补偿成套装置试验 9第 5 章供货范畴 101 / 15欢迎下载精品学习资源第 6 章其他技术文件 12第 1 章 初步方案及设备特性说明1.1 初步整体方案依据与用户的前期沟通、测试数据、以及用户要求，结合我公司产品的详细情形，我公司设计方案接受目前国内先进的精细无功补偿装置VQC， 可实现对用户功率精细连续补偿，保证系统0.95 以上功率因数，防止利率罚款；是供应功率因数、降损节能、增加设备输送才能的正确选择；初步方案：通过用户供应的数据，考虑到设备是按单元化设计精细补偿，每个单元分为 6 路，每路电容容量为 100 kvar；我们初步确定扩容后装设 5 个单元分 30 路，总补偿容量 3000kvar；确定本装置的型式为 VQC 精细补偿，可以实现无功功率从 0kvar 3000kvar（每级电容容量为 100 kvar）连续可调；补偿容量的确定：以 2021 年 6 月份电费为例月有功电量 848600+194250=1042850kW· h月无功电量 540260kvar·h，功率因数 0.89不考虑停电时间，月均无功功率750kvar功率因数补偿至 0.95 所需补偿容量理论值： 275kvar另电容投入率按 0.7 运算，就应补偿 400kvar；因原有 1200kvar 固定补偿，就实际补偿理论容量应为1600kvar；考虑到 6 月份并非用电高峰月，如 1 月份用电为 150 万度，而且考虑到日负荷的时段性峰谷变化特性，一般值负荷在平均负荷的2 到 3 倍，为做2 / 15欢迎下载精品学习资源到季节性和时段性负荷高峰期对负荷的较好补偿，建议按2400kvar 设计补偿容量；考虑到后期主变由 6300kVA 增容至 8000kVA ，增容 1/3，就总补偿容量按 3000kvar 为宜；1.2 设备说明成套装置中5 个单元 30 路 VQC分组自动投切补偿，可实现无功动态精细连续补偿；成套装置无功调剂范畴为 0kvar 3000kvar （每级电容容量为 100kvar ）；我公司研制的 TBBZ-12II 型 VQC精细无功补偿装置具备补偿性能强、占地面积小、运行损耗低效率高、等特点：（1） 补偿性能强；动态快速连续调剂无功输出，最大限度中意功率因数补偿要求，任意时刻的功率因数接近 0.95 ，设备投资效益高；（2） 无投切冲击；与传统 VQC装置相比更加精细，完全解决了VQC分组不够细， 投切有冲击的特点；（3） 运行损耗低，效率高；（4） 牢靠性高，爱惜量小； VQC部分投切开关接受电容器投切专用永磁真空开关， 触头压力大，可开断故障电流，投切无重击穿，无重燃，是最适合做投切电容器组的投 切开关，完全解决了传统接触器、一般断路器做投切开关带来的不行靠问题；（5） 占地面积小；比原户内柜式、户外箱式结构VQC占地面积削减三分之一；第 2 章 SVG成套方案设计依据2.1 设备使用运行条件最高温度45最低温度-30年平均气温35 环境相对湿度 : 月平均值不大于 90%地震烈度不超过 8 度3 / 15欢迎下载精品学习资源海拔2000M污秽等级IV级2.2 工程条件本工程 35kV 降压站 10kV 母线安装一套精细无功补偿装置（ VQC），以进线无功功率及母线电压作为把握目标，动态跟踪电网电能质量变化，并依据变化情形动精细节无功输 出，实现变电站在任意负荷下的高功率因数运行；系统额定电压： 10kV系统额定频率： 50Hz2.3 依据的标准和规范在上述标准中，优先接受中华人民共和国国家标准及电力行业标准；在国内标准缺项时，参考选用相应的国际标准或其它国家标准；选用的标准，是在招标文件发出前已颁布的最新版本；假如我方接受与标准文件列举以外的其它标准时，将经买方同意后才使用；全部螺纹、螺母、螺栓、螺杆应用 GB标准的公制规定；主要引用标准如下：GB311.1高压输变电设备的绝缘协作GB311.26高电压试验技术GB1207电压互感器GB1208电流互感器GB1985沟通高压隔离开关和接地开关GB4824.1工业、科学和医疗射频设备无线电干扰答应值GB11022高压开关设备通用技术条件GB11032沟通无间隙金属氧化物避雷器GB10229电抗器GB12348工业企业厂界噪声标准GB14285继电爱惜和安全自动装置技术规程GB 15166高压沟通熔断器GB 16836量度继电器和爱惜装置安全设计的一般要求GB50277并联电容器装置设计规范4 / 15欢迎下载精品学习资源GB500603kV110kV高压配电装置设计规范 GB50062电力装置的继电爱惜及安全自动装置设计规范GB/T 14549电能质量公用电网谐波GB/T 15543电能质量三相电压答应不平稳度GB/T 15945电能质量电力系统频率答应偏差GB/T12325电能质量供电电压答应偏差GB12326电能质量电压波动和闪变GB/T17702.1电力电子电容器DL462高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件DL442高压并联电容器单台爱惜用熔断器订货技术条件DL755电力系统安全稳固导就DL/T553220kV 500kV电力系统故障动态记录DL/T593高压开关设备的共用订货技术条件DL/T486沟通高压隔离开关和接地开关订货技术条件DL/T 726电力用电压互感器订货技术条件DL/T 653高压并联电容器用放电线圈订货技术条件DL/T667继电爱惜设备信息接口配套标准第 3 章精细补偿成套装置设计3.1 精细补偿成套装置方案设计3.1.1 精细补偿设计思想依据用户要求， 本精细无功补偿容量确定为感性 0kvar 容性 3000kvar（每级电容容量为100kvar ）无功功率；VQC电容器补偿容量为 3000kvar（每级电容容量为 100kvar ），接受我公司 TBBZ-12II型号产品；能中意用户所要求的无功调剂范畴和响应速度的要求；3.1.2 装置主要技术参数额定电压： 10kV； 额定频率： 50Hz；成套装置无功调剂范畴： 0kvar 容性3000kvar ；把握器工作电源： DC220V；5 / 15欢迎下载精品学习资源响应时间： 200ms；3.2 成套装置的主要配置精细补偿成套装置详细配置见供货范畴，本节主要介绍成套装置一次系统接线、装置配置及各设备的设计；3.2.1 一次主接线图成套装置电气主接线图如下图所示：（详见附图）欢迎下载精品学习资源进线1#补偿单元6*100Kvar2#补偿单元6*100Kvar3#补偿单元6*100Kvar欢迎下载精品学习资源图 10kV 动态补偿成套装置一次主接线示意图3.2.2 精细补偿成套装置的布置成套装置户内布置；放置于配电室内；成套装置户外布置；放置于变电站内；3.2.3 VQC 部分设备配置3.2.3.1 电容投切专用永磁真空开关技术参数额定电压10kV额定电流400A额定绝缘等级12/42/75kV额定短路关合电流（峰值）50kA额定短时耐受电留恋续时间4s额定短路开断电流20kA额定短路开断次数30 次额定峰值耐受电流50kA把握回路电压DC220V机构类型永磁机构灭弧介质真空动静头答应磨损累计厚度4mm触头开距9±1 mm触头超程3±1 mm欢迎下载精品学习资源主回路电阻 400平均分闸速度1.0 ± 0.2m/s平均合闸速度0.8 ± 0.2m/s触头分闸同期性 2ms触头合闸同期性 2ms合闸弹跳时间 2ms合闸时间 60ms分闸时间 60ms机械寿命 100000 次3.2.3.2 电容器电容偏差： 5 10%；电容器在额定电压、额定频率下， 20时损耗角正切值： 0.0003 ；绝缘水平：电容器端子与外壳间能承担下表所列的试验电压：绝缘水平（ kV）欢迎下载精品学习资源绝缘等级（kV）电容器额定电压（ kV）工频试验电压， 1min雷电冲击试验欢迎下载精品学习资源一般淋雨1.2 5/50us 、峰值1011/ 3353575电容器极间介质应能承担以下二种电压之一，历时10s；a工频沟通电压： Ut （） 2.15Unb直流电压： Ut（） 4.3Un电容器具有下表所示的工频稳态过电压才能工频过电压最大连续时间说明1.10Un长期指长期工作电压的最高值不应超过1.10Un1.15Un每 24 小时中 30 分钟系统电压调整与波动1.20Un5min轻负荷时电压上升1.30Un1min同上 电容器能承担第一个峰值不超过2.2Un 连续 1/2 周期的过渡过电压；电容器答应在由于电压上升及高次谐波造成的有效值为1.3In的稳态过电流下运行，对于电容具有最大正偏差的电容器，这个过电流答应达到1.43In ；3.2.4.3 隔离开关隔离开关的设置用于保证动态补偿装置主要部件修理时和系统带电（或可能带电） 部分有明显断开点；该隔离开关及其附件能够承载最大的稳态电流（基波及全部谐波的欢迎下载精品学习资源均方根值），并能够承载瞬时故障电流；3.2.4.4 避雷器动态补偿装置配置避雷器作为爱惜设备；避雷器类型为无间隙氧化锌避雷器；主要技术参数如下：1) 型式：电容器用2) 额定值：额定频率： 50Hz额定电压： 10kV标称放电电流： 5kA2ms方波通流容量： 400A3) 性能与结构要求氧化锌避雷器应接受无间隙结构；氧化锌避雷器的试验工程、方法、内容及要求依据有关标准；3.2.4.5 母线及连接线1) 主母线截面：其长期答应电流不小于 1.35 倍回路工作电流，同时中意动热稳固要求；2) 连接线单台电容器至母线连接线的常期答应电流不小于1.35 倍单台电容器额定电流， 同时中意动热稳固要求；3.2.5 动态补偿成套装置的把握、爱惜3.2.5.1 高压无功自动补偿把握器3.2.5.1.1 无功补偿把握器功能a 接受增强型九域图把握策略实现电压、无功的综合把握，可实现编码+循环混合模式投切电容；b 用户可依据自己的需要修改把握器参数，停电后参数不丢失；c 过电压、欠电压、失电压和主回路小电流爱惜；参数设置范畴步长出厂预置变 比00 9950:550:5依据现场情形d 把握器操作中有手动投切功能；无功补偿把握器技术参数欢迎下载精品学习资源电压等级10kV、6kV依据现场情形投门限50% 150%1%120%切门限0 50%1%20%投切延时0 256 分1 分30 分过压爱惜100% 130%1%110%欠压爱惜50% 100%1%80%过压切除100% 130%1%120%欠压切除60% 100%1%60%电容设置0 4000 kvar1kvar依据订货3.2.5.1.1爱惜把握单元检测电容器组电流信号，实现电容器组速断、过流爱惜功能；检测并显示投切开关状态；就地、远方把握选择；远方把握模式时接收并执行无功补偿把握器把握命令；就地把握模式时，通过把握器选项，可把握投切开关分、合；当爱惜把握单元处于就地或远方把握模式时， 可实现电容器过流、 速断等故障爱惜，把握单元发命令分断本组开关并闭锁合闸, 其它电容器组正常投切； 一旦闭锁合闸即使把握器断电，闭锁仍不解除，仅当用户排除故障后，并在把握器带电工作时选择复位选项，闭锁才能解除；3.3 SVG投运后的技术指标成套装置中意无功功率、电压调剂、功率因数等的技术要求，并要求达到以下技术指标：1） 功率因数补偿在补偿容量足够前提下，进线点的功率因数达到国标要求；2） 输出容量成套装置以 10kV 侧母线无功功率、 10kV 母线电压作为把握目标，成套装置额定补偿容量中意 013500kvar 连续调剂；第 4 章精细补偿成套装置试验4.1 检验规章欢迎下载精品学习资源装置的试验分为：型式试验、出厂试验和验收试验；4.1.1 型式试验新产品必需进行型式试验；在生产中，当材料、工艺、产品结构或所选用的配套设备有所转变，且其转变有可能影响装置的性能时，也应进行型式试验，此时答应只进行与这些转变有关的试验工程；在正常生产中，每 5 年至少应进行 1 次型式试验；用来做型式试验的装置必需是经出厂试验合格的装置，除出厂试验工程外，增加以下试验工程：a) 冲击耐电压试验；b) 温升试验；c) 短路强度试验；d) 防护等级检验；e) 投切试验；f) 自动把握试验；4.1.2 出厂试验每台开关出厂前均须经严格检查，并应向用户供应出厂试验报告，出厂试验应按以下工程和程序进行；a) 外观检查；b) 工频耐电压试验；c) 爱惜装置试验；4.1.3 验收试验验收试验工程包括全部出厂工程，另加自动把握试验；第 5 章 供货范畴1 设备数量序号设备名称设备型号数量1精细无功补偿装置TBBZ-12II/30001 套2 主要元器件列表名称型号数量备注欢迎下载精品学习资源电容器投切专用永磁机构真空开关ZW32M-12B/4002030真空、永磁开关无功自动补偿把握器TBBZ-A1爱惜把握单元TBBZ-B9限流电抗器CKBDC30熔断器BRW-1247A30高压电容器BFMR11 1003W30含放电电阻欢迎下载精品学习资源第6章 其他技术文件放开式结构的 VQC精细补偿型无功补偿装置对于无功负荷小范畴波动频繁且对补偿精度要求较高的场合，可以使用 VQC精细补偿型无功补偿装置；原理:VQC电容器组按小容量多分组削减投切冲击，精细调剂无功输出，使系统功率因数恒定在 0.95 以上，大幅提高设备使用寿命和工作质量；1、市场上常见的几种无功补偿模式的优缺点及适用场合市场上常见的无功补偿技术主要有： VQC、动态补偿、固定补偿；固定补偿：曾因其结构简洁， 造价低的优点在早期的系统内变电站大量运用，适用于无功负荷稳固的场合，但由于其固有的缺点：容量调整需人工干预、易过补或欠补、无法隔离故障正逐步被VQC所替代；动态补偿： SVG、SVC，其特点是响应快速，主要用于电弧炉、轧钢设备、矿井提升机、电力机车牵引等特殊的冲击性负荷设备， 以爱惜设备正常运行为目的；设备造价极高，运行牢靠性差，后期爱惜困难，运行成本高；就节能降损投资回报率而言其成效远 不如 VQC和固定补偿；VQC（电压无功综合把握） : 在用户以节能降损、提高输变电设备的输送才能为目的第一代无功补偿产品：固定补偿的应用场合， VQC以其节能成效明显、跟踪补偿成效好、免爱惜、自动化程度高、造价合理等特点广泛应用于电力系统变电站、开闭所和其他工矿企业；2、当前市场常规 VQC存在的问题常规 VQC产品作为无功补偿设备中二代产品，因其按需自动补偿，爱惜简洁，成本适中的优点得到了广大客户的欢迎， 但受当时经济技术条件的限制， 使用中发觉存在以下问题：2.1 分组不细，投切冲击大传统的 VQC由于受成本的限制一般分为 2-4 级，最多不会超过 5 级，电容级差大， 投切电容器组对系统的冲击大，无法实现精细补偿；2.2 装置运行不行靠，故障率较高受当时经济技术条件的限制， VQC二代产品的结构设计和元件选型上存在安全隐患， 造成运行不行靠，故障率较高；2.2.1 封闭式结构，散热性能差：传统的VQC一般是户内型参照了开关柜结构，户外型欢迎下载精品学习资源参照了箱变结构设计， 未充分考虑到无功补偿类产品的要求， 把发热量大且寿命受温度影响极大的电容器、 电抗器放在密闭的空间里， 使主要元部件的寿命大打折扣，故障率高二代产品：户内型 VQC户外型 VQC2.2.2 接受真空接触器或一般断路器作投切开关不适宜电容器的投切因其投入涌流和切除过电压的固有特性，易造成重燃或重击穿，损害电容和设备，故对投切开关有特殊的要求；2.2.2.1 真空接触器触头开距小，极易重燃或重击穿， 接触器触头压力小，易引起拉弧，运行时合闸保持需要线圈长期带电，线圈耗能大易烧毁；2.2.2.2 一般断路器机械寿命短，不能频繁动作，多接受弹簧机构，零部件多，机械性能不稳固；不是接受电容器专用真空泡，易重燃或重击穿沟通接触器弹簧机构断路器弹簧机构2.2.3 铁芯和空芯电抗器的缺点铁芯电抗器与空芯电抗器相比，缺点如下： 噪声大电抗器线性度差能引起漏磁、局部过热，易发生磁饱和，烧毁线圈；系统过压、过流和谐波的影响，致使铁芯过饱和电抗值急剧下降， 抑制谐波的才能下降， 抗短路电流才能低；不能在室外运行；但空芯电抗器也有如下缺点：欢迎下载精品学习资源磁场影响范畴较大，有电磁污染；损耗较大；在同等条件下，空芯电抗器比铁芯电抗器损耗高出50%以上；占据空间大； 空芯电抗器所占空间为铁芯电抗器的3 倍以上；如将电磁场影响范畴考虑进去，就占用的场地更大；户外运行的电抗器， 表面抗污染才能差； 产品表面简洁产生污染性放电现象，在污染严肃的地方，需加装防污、防淋、防晒等设施；针对以上问题，我公司对二代 VQC从结构、方案、元器件选型等各方面均进行了大量的技术革新，推出了第三代产品： 放开式结构的 TBBZ-12II 型高压无功自动补偿装置， 有效解决了上述问题；3 技术革新措施3.1 技术方案上的改进接受分组多路编码投切精细补偿型模式实现无功精细补偿；分组投切可实现快速跟 踪补偿无功负荷，使系统功率因数恒定在0.95 以上，大幅提高设备使用寿命和工作质量；3.2 在牢靠性方面的技术革新3.2.1 接受放开式结构将主要元件均按户外运行工况设计， 将主要发热源暴露在空气中， 大大提高了设备运行的安全性、牢靠性，延长了设备使用寿命；占地面积小，约为封闭式结构的1/3 ；3.2.2 接受电容器投切专用永磁真空开关永磁机构零部件数量仅为传统弹簧机构的40 , 结构简洁，机械故障率低；触头开距大，可开断故障电流；接受直动式传动，刚分速度大，分闸触头不粘连；永磁操动机构的出力特性与真空灭弧室的反力特性的完善协作确保合闸弹跳小， 无重击穿，无重燃；操作线圈仅在分闸或合闸瞬时带电，线圈不发热，省电，不会发生故障；欢迎下载精品学习资源永磁机构电容器投切专用永磁机构真空3.2.3 接受户外型干式半铁芯电抗器针对铁芯电抗器、空心电抗器存在的问题，我公司研制出一种干式半铁芯电抗器， 同时具有铁芯电抗器和空芯电抗器的优点；户外型环氧树脂全封闭浇注，表层包硅橡胶，具有优异的绝缘性能和防护性能；体积比空芯电抗器缩小30%50%损耗比空芯电抗器低 30% 40% 线性度接近于直线噪声小，噪声低于 50db；半铁芯电抗器铁芯电抗器空心电抗器欢迎下载