图1a接线将串联电抗器串接在集合式电容器之前,将MOA接在串联电抗器和集合式电容器之间。图1b接线将串联电抗器后置,将MOA接在集合式电容器和串联电抗器之前。由于串联回路中电容器和电抗器上的电压相位总是相反的,所以,对于图1b接线方式,避雷器上的电压要低于电容器上的电压,使电容器极地间过电压不能得到有效的保护。
运行中,使用MOA采用传统的相地保护方案限制单相重击穿过电压时,多次发生避雷器的爆炸事故。因此,武汉高压研究所和东北电力试验研究院都在自己的研究报告中提出了中性点避雷器的保护方案,并建议以此代替传统的相对地保护方案。即采用图1c接线,报告中分析认为,中性点避雷器有以下优点:
①正常运行时荷电率接近于零,仅在电源侧有单相接地故障时荷电率较高,这使避雷器电阻片得以自恢复,大大延缓避雷器的老化速度,减少了避雷器的损坏事故,对电容器的安全运行有利;
②使用避雷器数量少,最经济;
③避雷器接在中性点,万一发生爆炸事故,难以形成相间短路,事故影响面小。
但是,当电源侧有单相接地故障时开断电容器发生单相重击穿,中性点避雷器的工作条件更为严酷,它将同时吸收电源、电容器组和中性点杂散电容释放的能量,易引起避雷器爆炸,因此,中性点避雷器的使用条件还要局限于不考虑电源侧有单相接地故障时的单相重击穿,或对运行条件加以限制:当电源侧有单相接地故障时不能作停运电容器的操作。
对于两相重击穿时产生的极间过电压避雷器的图1a~图1c三种接线均限制不了,为限制两相重击穿过电压同时也能限制单相重击穿过电压,可采用图1d和图1e接线。但由于电容器极间耐受电压水平较低,用于电容器极间过电压保护的MOA的直流1mA参考电压只能选择在(1.86~2)Un左右,在两相重击穿时承受过大的放电能量,极易造成用于电容器极间过电压保护的MOA的损坏,因此,这种保护方式是不完全可靠的。两相重击穿过电压发生的概率很小,为此增加用于电容器极间过电压保护的MOA的2ms方波通流能力得不偿失,最好的解决办法是选用不重击穿的,至少是不发生两相重击穿的真空开关投切电容器。
经过分析比较,我们对集合式电容器进行操作过电压保护的MOA的接线方式采用图1a接线。避雷器采用有机复合外套的MOA,以避免因避雷器爆炸而造成集合式电容器成套装置的相间短路。由于图1a接线无法限制两相重击穿过电压,我们尽量选用性能良好的真空断路器来投切集合式电容器,要求用来投切集合式电容器的真空断路器必须经过“老炼”处理,并对真空断路器的机构严格进行调整,保证三相同期操动,减少弹跳,以限制重击穿过电压。
6 结束语
通过对这次平顶山供电区大规模装设集合式电容器成套装置的工作的回顾和总结,对变电站的无功补偿装置有这样几个想法。
6.1 按照变电站的无功补偿装置仅补偿站内无功损耗的原则来确定变电站无功补偿容量时,准确掌握变压器的负荷情况是非常重要的。因为变电站的无功损耗主要是变压器的无功损耗,变压器的无功损耗直接受其所带负荷的影响。因此确定变电站无功补偿容量时,首先应准确掌握变电站当前的负荷情况,包括其年最大负荷、年最小负荷、月最大负荷、月最小负荷及其负荷在1年内和1月
内的变化规律等情况,然后还需掌握该变电站5年乃至10年的负荷发展,最后根据这些情况确定无功补偿总容量和分档容量。
6.2 目前我们使用电压无功自动控制屏对集合式电容器进行控制,它根据变电站的功率因数和电压水平来调节有载调压变压器分接头和自动投切集合式电容器,但集合式电容器的分档调容仍需在断电情况下手动操作,这就难以充分发挥可调容集合式电容器的优势,也难以使变电站的功率因数和电压水平达到最佳状态。据了解有的厂家已生产出了与其可调容集合式电容器配套的高压可调容智能综合控制器,该装置可根据变电站的功率因数和电压水平,对可调容集合式电容器自动进行调档、投切。该装置同时还对电容器组设有过流、速断、欠压、过压和开口三角形电压保护,并可自动按照电容档位修正保护定值。用这种装置和电压无功自动控制屏结合起来使用,无疑将会提高变电站对电压和无功功率自动控制的水平,更利于保证变电站电压合格,无功功率基本平衡。
6.3 并联补偿电容器组的过电压保护是个相当复杂的技术问题,对采用避雷器抑制电容器操作过电压的研究工作还在继续,特别是一些接线方式下避雷器参数的选择计算,还没有统一的结论。我们对于集合式电容器的运行经验非常少,我们将在今后的运行中,密切关注集合式电容器的运行情况,不断总结经验。