我國城鄉(xiāng)10（6）kV配電網(wǎng)系統(tǒng)，受供電半徑大、負(fù)荷季節(jié)性強(qiáng)等因素的影響，長期以來存在著電壓質(zhì)量差、功率因數(shù)低和線損大等問題。因此降損節(jié)能、提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是電力系統(tǒng)迫切需要解決的問題，也是城鄉(xiāng)電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)改造的主要目標(biāo)之一。 柱上式高壓無功補(bǔ)償裝置（以下簡(jiǎn)稱裝置），將電壓監(jiān)測(cè)與無功補(bǔ)償合為一體，是為改善電力系統(tǒng)10（6）千伏線路無功大、線損高的狀況而研制的專用無功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置，可作提高功率因數(shù)、降低線路損耗、改善電壓質(zhì)量之用。

 

    無功補(bǔ)償裝置可根據(jù)線路需要，以電壓、時(shí)間、電壓時(shí)間、電壓無功或功率因數(shù)為控制策略（根據(jù)用戶需求可靈活選擇），實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容器進(jìn)行自動(dòng)投切。同時(shí)本裝置還具有過電壓、過電流、短路、速斷、欠電壓、10min延時(shí)、缺相等保護(hù)功能。

 

    無功補(bǔ)償裝置主要由跌落式熔斷器、大容量電壓互感器、高壓并聯(lián)電容器組、電容器投切開關(guān)（戶外柱上式負(fù)荷開關(guān)或真空接觸器配箱體外殼）、電流互感器、氧化鋅避雷器、無功補(bǔ)償控制器組成。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，具有選址靈活、安全可靠、智能化程度高、運(yùn)行效率高、使用壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)。裝置可在配電線路上選擇最佳安裝點(diǎn)安裝。

 

    產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T7111-1993《高壓并聯(lián)電容器裝置》、DL/T604-1996《高壓并聯(lián)電容器裝置訂貨技術(shù)條件》。

 

    一、無功補(bǔ)償裝置使用環(huán)境條件

 

    ★安裝地點(diǎn)：戶外，周圍無劇烈機(jī)械振動(dòng)，無有害氣體及蒸汽,無導(dǎo)電性或爆炸性塵埃；

 

    ★海拔高度：≤1000米；

 

    ★環(huán)境溫度：-25℃～＋45℃；

 

    ★風(fēng)速：不大于34m/s；

 

    ★地震烈度：不超過8度；

 

    ★日照：幅度不超過0.1W/cm2；

 

    ★相對(duì)濕度：日平均不大于95%，月平均不大于90%；

 

    ★與上述任一條件不符合時(shí)，視為特殊使用環(huán)境，應(yīng)向制造廠提出來，雙方協(xié)商解決。

 

    二、無功補(bǔ)償裝置主要技術(shù)參數(shù)

 

    額定電壓：10（6）kV 額定頻率：50Hz 額定容量：100-1200kVar

 

    中性點(diǎn)接線方式：非有效接地或中性點(diǎn)絕緣。 產(chǎn)品主要規(guī)格見表1

 

    注：1.600kvar以下分為電容器內(nèi)置式和電容器外置式兩種，電容器內(nèi)置式為雙桿安裝，電容器外置式為單桿安裝;

 

    2.600kvar以上為電容器外置式，安裝方式為雙桿安裝。

 

    三、無功補(bǔ)償裝置工作原理

 

    1、本裝置由跌落式熔斷器、大容量電壓互感器、高壓并聯(lián)電容器組（帶放電電阻）、高壓真空接觸器、采樣電流互感器、氧化鋅避雷器、無功補(bǔ)償控制器、箱體、進(jìn)出線套管及安裝支架組成。

 

    2、無功補(bǔ)償裝置工作原理

 

    2.1、關(guān)合跌落式熔斷器，裝置高壓電源被接通，大容量電壓互感器向高壓無功補(bǔ)償自動(dòng)控制器（簡(jiǎn)稱控制器）及高壓真空接觸器操動(dòng)機(jī)構(gòu)提供交流220V電源。當(dāng)線路的電壓、或功率因數(shù)、或運(yùn)行時(shí)間處于預(yù)先設(shè)定的投切范圍時(shí)，控制器接通操動(dòng)機(jī)構(gòu)電源，使高壓真空接觸器合閘，將電容器組投入線路運(yùn)行。當(dāng)線路的電壓、或功率因數(shù)、或運(yùn)行時(shí)間處于切除范圍時(shí)，控制器接通分勵(lì)脫扣器電源，使高壓真空接觸器分閘，將電容器組退出運(yùn)行。從而實(shí)現(xiàn)電容器的自動(dòng)投切，達(dá)到提高功率因數(shù)、降低線損、改善電壓質(zhì)量的目的，同時(shí)防止無功倒送。

 

    2.2、當(dāng)線路電壓高于過電壓保護(hù)整定值（一般1.1～1.3Un）并達(dá)到設(shè)定時(shí)間（一般20～30s）時(shí)，控制器使高壓真空接觸器跳閘，電容器退出運(yùn)行。在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，線路電壓恢復(fù)正常，接觸器不跳閘。接觸器跳閘后，當(dāng)線路電壓恢復(fù)正常時(shí)，控制器延時(shí)10min使接觸器合閘。

 

    2.3、因電容器本身故障使電流超過過流保護(hù)整定值（1.4～1.5IN）并達(dá)到設(shè)定時(shí)間（一般5s）時(shí)，控制器使高壓真空接觸器跳閘，電容器退出運(yùn)行；當(dāng)電容器擊穿相與中性點(diǎn)短路時(shí)，高壓真空接觸器延時(shí)0.2s～0.5s跳閘，使電容器退出運(yùn)行，同時(shí)控制器自行閉鎖。

 

    2.4、當(dāng)線路電壓降到欠壓設(shè)定值（一般0.6UN）以下及斷電時(shí)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間（一般0.2s～0.5s）高壓真空接觸器跳閘。當(dāng)線路電壓恢復(fù)正常時(shí)，控制器延時(shí)10min使高壓真空接觸器合閘。

 

    2.5、在跌落式熔斷器與高壓真空接觸器之間出現(xiàn)相間短路時(shí)，跌落式熔斷器動(dòng)作切除故障相。在高壓真空接觸器與電容器之間出現(xiàn)相間短路時(shí)，跌落式熔斷器動(dòng)作切除故障，同時(shí)高壓真空接觸器延時(shí)0.2s～0.5s跳閘，并不再投入。

 

    2.6、雷擊過電壓：由配電型金屬氧化鋅避雷器實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 2.7、操作過電壓：由電容型金屬氧化鋅避雷器實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 3、主要元器件

 

    3.1、高壓并聯(lián)電容器

 

    本裝置選用BFM或BAM全膜高壓并聯(lián)電容器，電容器內(nèi)裝有放電電阻和熔絲，熔絲可切除故障元件，延長電容器的使用壽命。

 

    注意：電容器退出運(yùn)行10分鐘后電容器電荷通過放電電阻泄放至50V以下，此時(shí)仍不能用手觸摸電容器的電極，而應(yīng)該用帶絕緣手柄的金屬棒短接電容器兩電極后再將其端子接地方可觸及。詳見電容器使用說明書。 3.2、戶內(nèi)交流高壓真空接觸器

 

    交流高壓真空接觸器是新一代電容器投切設(shè)備，其技術(shù)指標(biāo)滿足國標(biāo)GB7675-87《交流高壓真空斷路器的開合電容器組試驗(yàn)》要求，且壽命長，在額定電流下可達(dá)20萬次。這對(duì)于用于無功補(bǔ)償時(shí)的頻繁投切，是很重要的。詳見真空接觸器使用說明書。 3.3、控制器

 

    WZK-IBP型控制器采用微電腦技術(shù)實(shí)現(xiàn)電容器組按時(shí)間、電壓或功率因數(shù)自動(dòng)投切，投切范圍可由用戶根據(jù)線路實(shí)際情況任意設(shè)置，以達(dá)到最佳補(bǔ)償效果。為保證裝置的正常運(yùn)行，自控器設(shè)置有過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)和過流保護(hù)及延時(shí)功能，其整定值可根據(jù)需要設(shè)置。當(dāng)電容器內(nèi)部故障而出現(xiàn)過電流跳閘后自控器將自行閉鎖。自控器同時(shí)能顯示累計(jì)工作次數(shù)和時(shí)間。    更多詳見《WZK-I型戶外高壓電容器自動(dòng)控制裝置說明書》 3.4、氧化鋅避雷器

 

    HY5WS型氧化鋅避雷器作雷擊過電壓保護(hù)之用，用于保護(hù)控制電源變壓器和真空接觸器。

 

    HY5WR型氧化鋅避雷器為電容器保護(hù)之用，作操作過電壓保護(hù)，主要技術(shù)參數(shù)3.1、高壓并聯(lián)電容器

 

    本裝置選用BFM或BAM全膜高壓并聯(lián)電容器，電容器內(nèi)裝有放電電阻和熔絲，熔絲可切除故障元件，延長電容器的使用壽命。

 

    注意：電容器退出運(yùn)行10分鐘后電容器電荷通過放電電阻泄放至50V以下，此時(shí)仍不能用手觸摸電容器的電極，而應(yīng)該用帶絕緣手柄的金屬棒短接電容器兩電極后再將其端子接地方可觸及。詳見電容器使用說明書。 3.2、戶內(nèi)交流高壓真空接觸器

 

    交流高壓真空接觸器是新一代電容器投切設(shè)備，其技術(shù)指標(biāo)滿足國標(biāo)GB7675-87《交流高壓真空斷路器的開合電容器組試驗(yàn)》要求，且壽命長，在額定電流下可達(dá)20萬次。這對(duì)于用于無功補(bǔ)償時(shí)的頻繁投切，是很重要的。詳見真空接觸器使用說明書。 3.3、控制器

 

    WZK-IBP型控制器采用微電腦技術(shù)實(shí)現(xiàn)電容器組按時(shí)間、電壓或功率因數(shù)自動(dòng)投切，投切范圍可由用戶根據(jù)線路實(shí)際情況任意設(shè)置，以達(dá)到最佳補(bǔ)償效果。為保證裝置的正常運(yùn)行，自控器設(shè)置有過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)和過流保護(hù)及延時(shí)功能，其整定值可根據(jù)需要設(shè)置。當(dāng)電容器內(nèi)部故障而出現(xiàn)過電流跳閘后自控器將自行閉鎖。自控器同時(shí)能顯示累計(jì)工作次數(shù)和時(shí)間。    更多詳見《WZK-I型戶外高壓電容器自動(dòng)控制裝置說明書》 3.4、氧化鋅避雷器

 

    HY5WS型氧化鋅避雷器作雷擊過電壓保護(hù)之用，用于保護(hù)控制電源變壓器和真空接觸器。

 

    HY5WR型氧化鋅避雷器為電容器保護(hù)之用，作操作過電壓保護(hù)，主要技術(shù)參數(shù)見下表：

 

    氧化鋅避雷器主要技術(shù)參數(shù)   3.5、大容量電壓互感器

 

    大容量電壓互感器提供低壓操作電源，又兼作電壓互感器提供線路電壓取樣，變比為10000/220/100或6000/220/100，準(zhǔn)確度為1級(jí)。容量為1000VA。 3.6、跌落式熔斷器

 

    RW11-12F跌落式熔斷器，爬電比距≥25mm/KV，額定開斷容量為100MVA。熔絲選用國家資源部推廣的新型“T”型熔體，具有優(yōu)良的熔斷特性。熔絲額定電流應(yīng)不小于1.5 倍裝置的額定電流，但不宜過大，應(yīng)滿足下列要求：根據(jù)安裝處最大短路電流，查熔絲的安/秒特性曲線，其熔斷時(shí)間應(yīng)小于0.15秒。 3.7、采樣電流互感器

 

    LZKW-10型電流互感器出廠工頻耐壓為35KV，1min通過（美國國家標(biāo)準(zhǔn)），該互感器結(jié)構(gòu)合理，測(cè)量精度高。安裝方便，使用壽命長。 4、裝置功能 4.1、基本功能 4.1.1、記錄功能

 

    （1）日最高、最低電壓、電流、功率因數(shù)及出現(xiàn)時(shí)間； （2）整點(diǎn)電壓、電流、無功、功率因數(shù)； （3）投電容前、投電容后運(yùn)行數(shù)據(jù)； （4）電容器累計(jì)運(yùn)行時(shí)間； （5）停電時(shí)間記錄，上電時(shí)間記錄；

 

    （6）事故報(bào)警記錄，事故點(diǎn)的電壓、電流、功率因數(shù)、事故原因；

 

    （7）裝置掉電數(shù)據(jù)不丟失。 4.1.2、通訊功能：

 

    可根據(jù)用戶需要提供有線和無線兩種通訊接口。

 

    （1）有線通訊接口RS-232可下載當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)和所有記錄，對(duì)裝置進(jìn)行遙控操作；也可與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)及其他通信網(wǎng)絡(luò)相連，上傳各種信息，對(duì)裝置進(jìn)行遙控操作和參數(shù)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

 

    （2）近距離無線通訊可通過手提電腦采集裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息，及對(duì)裝置進(jìn)行遙控操作和參數(shù)設(shè)定。

 

    （3）GPRS遠(yuǎn)程無線數(shù)字通訊，可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)在調(diào)度中心進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)讀寫和操作,實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程控制；并可將管理范圍內(nèi)的所有線路上的無功補(bǔ)償裝置聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，通過調(diào)度中心進(jìn)行統(tǒng)一的無功調(diào)配，從而使整個(gè)電網(wǎng)的無功平衡、電壓穩(wěn)定，保證供電電壓質(zhì)量和功率因數(shù)達(dá)到期望要求，達(dá)到減少線路和電能損耗的目的。 4.2、控制功能：

 

    4.2.1、手動(dòng)控制（代碼為0000） 4.2.2、自動(dòng)控制：

 

    a、按時(shí)間控制(代碼為1111）; b、按電壓控制(代碼為2222); c、按時(shí)間電壓控制(代碼為3333); d、按功率因數(shù)控制(代碼為4444); e、按電壓無功控制(代碼為5555); 4.3、保護(hù)功能 4.3.1、具有外熔斷器保護(hù)。

 

    4.3.2、裝置通電延時(shí)（放電延時(shí)）內(nèi)，在所有控制方式下不投電容（手動(dòng)除外），確保裝置通電后，電容有充分的放電時(shí)間。

 

    4.3.3、欠壓保護(hù)：當(dāng)電壓低于欠壓定值，并達(dá)到欠壓狀態(tài)延時(shí)時(shí)，切除電容器，裝置報(bào)警；當(dāng)電壓恢復(fù)正常后，裝置自動(dòng)進(jìn)入正?？刂?。

 

    4.3.4、過壓保護(hù)：當(dāng)電壓高于過壓設(shè)定值并達(dá)到過壓狀態(tài)延時(shí)時(shí)，切除電容器，裝置報(bào)警，當(dāng)電壓恢復(fù)正常后，裝置自動(dòng)進(jìn)入正?？刂?。

 

    4.3.5、過電流保護(hù)：當(dāng)電容器電流高于過電流保護(hù)設(shè)定值并達(dá)到過流狀態(tài)延時(shí)時(shí)，切除電容器，并延時(shí)（放電延時(shí)），在滿足要求的情況下投電容，當(dāng)電流恢復(fù)正常時(shí)，恢復(fù)正?？刂?；當(dāng)電流再次高于過電流設(shè)定值，并達(dá)到設(shè)定時(shí)間，切除電容器，報(bào)警燈亮，裝置完全退出控制。待電流恢復(fù)正常，不能恢復(fù)該保護(hù)，需按動(dòng)“復(fù)歸”鍵清除。裝置掉電仍保存該保護(hù)。 4.3.6、過流速斷保護(hù)：當(dāng)電容器電流高于過流速斷保護(hù)設(shè)定值并達(dá)到過流速短延時(shí)時(shí)，切除電容器，故障燈亮（控制器上），同時(shí)報(bào)警燈亮，裝置完全退出控制。當(dāng)電流恢復(fù)正常，不能復(fù)歸該保護(hù)，需按動(dòng)“復(fù)歸”鍵清除。裝置掉電仍保存該保護(hù)。

 

    4.3.7、拒動(dòng)保護(hù)：電容器合閘后，三相電容器電流同時(shí)為零，切除電容器，并延時(shí)（放電時(shí)間），在滿足控制條件下試投電容器，此時(shí)若電容器三相電流再次為零，切除電容器，故障燈亮（控制器上），同時(shí)報(bào)警燈亮，裝置掉電或按“復(fù)歸”鍵清除。

 

    4.3.8、機(jī)構(gòu)故障保護(hù)：電容器在分閘位置，三相電容器電流任一相不為零時(shí)，控制器再次發(fā)控制命令，故障燈亮（控制器上），同時(shí)報(bào)警燈亮，裝置完全退出控制。

 

    4.3.9、缺相保護(hù)：當(dāng)電容器在合閘位置，三相電流當(dāng)中任一相為零時(shí)，裝置將切除電容器。故障燈亮（控制器上），同時(shí)報(bào)警燈亮，裝置完全退出控制。斷電或按“復(fù)歸”鍵可復(fù)歸該保護(hù)。

 

    4.3.10、電容器延時(shí)保護(hù)：電容器切除后，需延時(shí)再進(jìn)行控制，延時(shí)時(shí)間有放電延時(shí)來確定。

 

    4.3.11、日動(dòng)作次數(shù)限制：當(dāng)投電容的次數(shù)等于日投切次數(shù)限制后，裝置不再投入，第二天裝置自動(dòng)恢復(fù)動(dòng)作。

 

    六、6kV～10 kV配電線路最佳補(bǔ)償容量和補(bǔ)償位置的選擇

 

    6kV～10kV配電線路如何合理選擇安裝XBZ高壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，使配電線路損耗最小，投資最少，獲得的補(bǔ)償效益最好，是一個(gè)值得分析的重要問題。 按照等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則，通過數(shù)學(xué)分析，得出以下結(jié)論，見下表。 注：最佳補(bǔ)償容量是指線路所需總無功容量的最佳分配方法，即變電站占總補(bǔ)償容量的比例，線路上占總補(bǔ)償容量的比例。

 

    在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場(chǎng)情況不一定完全滿足表中要求，因此要靈活運(yùn)用表中數(shù)據(jù)。在安裝地點(diǎn)選擇時(shí)，還要綜合考慮安裝點(diǎn)的交通、環(huán)境、運(yùn)輸和今后的管理等方面的問題。 七、安裝與調(diào)試

 

    7.1投切裝置一次原理圖   7.2、安裝

 

    安裝前應(yīng)進(jìn)行安裝前檢查。應(yīng)檢查包裝是否完好無損，檢查銘牌參數(shù)是否與定貨參數(shù)相符，產(chǎn)品隨機(jī)文件、配件是否齊全。箱內(nèi)是否干燥清潔，接線是否牢靠。安裝前仔細(xì)檢查各緊固件是否有運(yùn)輸過程中因強(qiáng)烈振動(dòng)造成的松動(dòng)現(xiàn)象。若有，應(yīng)緊固好。本產(chǎn)品安裝參見附圖1、附圖2、附圖3。 注意事項(xiàng)：

 

    (1) 10kV進(jìn)線應(yīng)接在進(jìn)線套管的接線柱上，補(bǔ)償電容接在出線套管的接線柱，位置不能接反。

 

    (2) 電流互感器要安裝在電壓取樣接線點(diǎn)之前即電源側(cè)，且安裝在線路C相（參見附圖1）。

 

    (3) 電流互感器出線連接一定要牢固，嚴(yán)禁互感器出現(xiàn)開路，電流互感器二次線整體要穿在合適PVC管內(nèi)以作防護(hù)用，在進(jìn)PVC管時(shí)要用捆扎帶捆綁處理，防止二次線在接口處墜斷，二次線在進(jìn)入柜子后要作同樣的捆綁處理。 (4) 在安裝過程中不要傷害高壓電纜、導(dǎo)線，以免降低絕緣強(qiáng)度。各導(dǎo)線的安裝不得有誤，應(yīng)反復(fù)檢查，按規(guī)程進(jìn)行測(cè)試和試驗(yàn)。 (5) 裝置外殼和互感器接地部位都要可靠接地。 7.3、通電調(diào)試運(yùn)行

 

    7.3.1、檢查電路的接點(diǎn)是否符合電氣原理圖要求,電器元件的電氣間隙和爬電距離是否符合要求。 7.3.2、真空接觸器檢查

 

    檢查真空接觸器是否完好無損、是否受潮。 7.3.3、電容器檢查

 

    檢查電容器的連接是否正確，安裝是否符合要求。 檢查電容器有無泄漏、外殼鼓肚等現(xiàn)象。

 

    若有電容器損壞，用新電容進(jìn)行更換時(shí)，須注意兩者基本參數(shù)一定要基本一致，且都應(yīng)有 放電電阻。

 

    7.3.4、一切檢查完畢，由專業(yè)工作人員送上裝置主回路10kV電源。 7.3.5、無功補(bǔ)償控制器的調(diào)試

 

    無功補(bǔ)償控制器的操作詳見其使用說明書。 八、注意事項(xiàng)

 

    盡管電容器內(nèi)部帶有放電電阻，檢修時(shí)仍必須先對(duì)電容器可靠放電，以確保人身和設(shè)備的絕對(duì)安全！正常運(yùn)行時(shí)，控制裝置電源由電壓互感器提供，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將電壓互感器二次側(cè)拆掉，否則控制裝置電源側(cè)直接接入AC220V電源，電壓互感器一次側(cè)會(huì)產(chǎn)生10kV高壓。

 

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