10kV線路無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的安全保護(hù)功能

1、 10kV線路無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的安全保護(hù)功能 在農(nóng)村配電網(wǎng)中，進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，對(duì)提高功率因數(shù)、降損節(jié)能和提高供電質(zhì)量有著特別重要的作用和意義。近些年，10 kV線路上的無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償出現(xiàn)了一些新的技術(shù)和產(chǎn)品，我局針對(duì)所屬10 kV線路的特點(diǎn)，積極與設(shè)備廠家合作，開(kāi)展這方面的應(yīng)用。應(yīng)用中，我們特殊提出了相關(guān)的安全保護(hù)技術(shù)條款，與廠家共同探討實(shí)施方案，并收到了較滿(mǎn)足的效果。對(duì)此，我們有一些體會(huì)和收獲，歸納整理出來(lái)與大家探討。 1 農(nóng)電10 kV配網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償概況 對(duì)于農(nóng)網(wǎng)主要使用的10 kV配網(wǎng)系統(tǒng)，完整的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)當(dāng)包括變電站集中補(bǔ)償、10 kV線路補(bǔ)償和用戶(hù)端低壓補(bǔ)償，再加上隨機(jī)補(bǔ)償，即“3

2、級(jí)補(bǔ)償+隨機(jī)補(bǔ)償”（“3+1”模式）。 目前，實(shí)際應(yīng)用相對(duì)廣泛的主要是在變電站的二次側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，以及用戶(hù)端的低壓補(bǔ)償。變電站集中補(bǔ)償是在站內(nèi)，室內(nèi)環(huán)境，有人工值守；低壓補(bǔ)償雖然是戶(hù)外環(huán)境條件下工作，但技術(shù)難度相對(duì)低一些。10 kV線路的無(wú)功補(bǔ)償由于技術(shù)和環(huán)境等多方面的問(wèn)題，只是有少量的線路實(shí)行了固定補(bǔ)償，或人工掌握補(bǔ)償。明顯，10 kV線路早期的這種補(bǔ)償方法存在過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ)、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。通常，這種方法補(bǔ)償電容器的容量只能配置線路平均無(wú)功缺額的30%左右，補(bǔ)償效果很不抱負(fù)。 依據(jù)線路運(yùn)行狀況，自動(dòng)判別并實(shí)現(xiàn)10 kV線路無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，是10 kV無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展方向。 近幾年

3、，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)專(zhuān)業(yè)廠家的努力研發(fā)，10 kV線路自動(dòng)化的無(wú)功補(bǔ)償裝置漸漸開(kāi)頭應(yīng)用。但實(shí)際應(yīng)用中還存在著很多問(wèn)題，有待提高和解決。 2 問(wèn)題的提出 10 kV配電線路屬于高壓配電，其掛網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)性和安全性要求也相對(duì)要高。無(wú)功補(bǔ)償裝置正是安裝于線路中的某個(gè)位置（即某號(hào)桿，單桿或雙桿架設(shè)），野外環(huán)境，長(zhǎng)年累月掛網(wǎng)運(yùn)行，同樣，可*性和安全性要求極高。 2000年，一家國(guó)外知名公司在中國(guó)展出了他們的10 kV線路無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置?？梢哉f(shuō)，至此，10 kV線路無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)化設(shè)備正式亮相。盡管?chē)?guó)內(nèi)曾有過(guò)這方面的許多嘗試，但究竟，國(guó)外的先進(jìn)產(chǎn)品帶來(lái)了新的啟迪，推進(jìn)了國(guó)內(nèi)廠家研發(fā)的步伐。然而，國(guó)

4、外這些產(chǎn)品并不能大范圍地直接應(yīng)用在中國(guó)的電網(wǎng)上，問(wèn)題就在于缺乏安全保護(hù)措施。 發(fā)達(dá)國(guó)家的電網(wǎng)環(huán)境相對(duì)要好得多，用電戶(hù)，特殊是特別的工廠，都在與輸送電網(wǎng)之間采取了隔離措施，阻擋可能影響輸送電能質(zhì)量的各種狀況發(fā)生，使得電網(wǎng)很“潔凈”。而中國(guó)電網(wǎng)的狀況就差許多，存在很多影響電能質(zhì)量的不利因素，相當(dāng)于電網(wǎng)受到了“污染”。 事實(shí)上，在后來(lái)出現(xiàn)的類(lèi)似產(chǎn)品的應(yīng)用中，使得產(chǎn)品的安全保護(hù)功能顯得尤為重要。據(jù)把握的信息，以及我們自己應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：缺乏安全保護(hù)措施，或者安全保護(hù)做的欠缺，都使得設(shè)備損壞率高，正常工作周期一兩個(gè)月，甚至更短。又由于設(shè)備工作在野外，發(fā)生故障時(shí)不易準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺(jué)，造成長(zhǎng)期停運(yùn)，而失去補(bǔ)償作用。

5、故障嚴(yán)重時(shí)，還可能殃及其它設(shè)備。 因此，保證設(shè)備自身的高可*運(yùn)行和安全保護(hù)是非常重要的，也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)很重要的一個(gè)方面，是我們使用方必需要求的指標(biāo)。 從哪些方面考慮和增加安全保護(hù)措施呢？要考慮四周環(huán)境，如凹凸溫、潮濕、雷雨，以及空氣污染、廢氣鹽霧等等客觀條件，也要考慮電網(wǎng)自身狀況，如電壓凹凸、三相電流平衡、諧波、浪涌沖擊，以及用電高峰低谷，甚至特別的異?，F(xiàn)象等等。 設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備相當(dāng)?shù)淖R(shí)別技術(shù)和保護(hù)措施，除了具備智能化掌握外，還應(yīng)具備如飛機(jī)“黑匣子”一樣的功能，記錄線路運(yùn)行的參數(shù)和動(dòng)作記錄，為整個(gè)線路運(yùn)行供應(yīng)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)和參考資料。 3 10 kV線路無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置安全保護(hù)綜述 作為應(yīng)用方，我

6、們從應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，介紹各項(xiàng)安全保護(hù)措施，至于各項(xiàng)措施的技術(shù)原理和設(shè)計(jì)指標(biāo)不是本文的重點(diǎn)。 3.1 安全掛網(wǎng)方式 10 kV線路無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置是一臺(tái)（套）電力設(shè)備，但從安裝施工、配套設(shè)施來(lái)說(shuō)，每一個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)都是一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)考慮的是： 3.1.1 裝置的重量以及單、雙桿架設(shè) 早期簡(jiǎn)潔的分裝式（無(wú)箱體）補(bǔ)償裝置是單桿架設(shè)，安裝在桿的上部；后來(lái)隨著功能完善，設(shè)備配套件增多和防塵防雨的需要，發(fā)展了箱體式，采用雙桿架設(shè)，安裝在電桿中部，最低端距地面至少2.5 m。桿上架設(shè)設(shè)備的重量國(guó)家有規(guī)定可供參考。 3.1.2 A、B、C三相向裝置引線的安全配套件 三相電接入裝置前應(yīng)當(dāng)有跌落開(kāi)關(guān)保護(hù)、避雷器保

7、護(hù)，以及配套的橫擔(dān)、高壓瓷絕緣子等。 3.1.3 接地系統(tǒng) 應(yīng)根據(jù)國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范埋設(shè)安全的接地系統(tǒng)，保證雷擊電流和短路電流的瞬間對(duì)地導(dǎo)通，以免燒壞裝置。 3.1.4 設(shè)備箱體外要有安全警示，施工完畢應(yīng)掛上標(biāo)準(zhǔn)的安全警示牌。 3.2 補(bǔ)償電容器組的自保能力 同樣是滿(mǎn)意10 kV高壓規(guī)格的補(bǔ)償電容器，但不同廠家和型號(hào)的電容器在是否有自身保護(hù)的特點(diǎn)上存在差別。建議考察廠家配套的補(bǔ)償電容器是否具備內(nèi)部熔絲和自放電電阻，它具備并增加了整機(jī)的自保能力。 3.3 補(bǔ)償電容器三相外接保險(xiǎn) 雖然裝置與外接電網(wǎng)之間裝有跌落開(kāi)關(guān)對(duì)裝置進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，但考慮到線路可能存在的復(fù)雜惡劣因素，以及跌落開(kāi)關(guān)可能出現(xiàn)故障，就

8、有必要在每臺(tái)電力電容器組再增加一級(jí)保險(xiǎn)。有的設(shè)備生產(chǎn)廠家在每臺(tái)電容器組上加裝了噴逐式高壓熔斷器，有斜拉式、立式等等，以此達(dá)到短路保護(hù)及對(duì)地短路保護(hù)。當(dāng)某個(gè)電力電容器組發(fā)生故障時(shí)，其高壓熔斷器將會(huì)熔斷，即該電力電容器組退出運(yùn)行，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的安全工作。 3.4 抑制電網(wǎng)干擾的安全保護(hù)配置 電網(wǎng)中可能會(huì)有一些特別的負(fù)荷帶來(lái)有害干擾，如軋鋼廠的中頻爐可能帶來(lái)諧波干擾，采石場(chǎng)的大型碎石機(jī)可能帶來(lái)浪涌沖擊干擾等等，因此，應(yīng)當(dāng)考查補(bǔ)償裝置是否具備了抑制這些干擾的措施?；痉椒ㄊ羌友b電抗器，可抑制10 kV線路上的低次諧波影響，既保護(hù)了補(bǔ)償設(shè)備的安全性，又有利于線路輸送電能的質(zhì)量；加裝浪涌脈沖汲取器，

9、可抑制線路上的浪涌電流和瞬間電流對(duì)電容器組的危害，進(jìn)而也保護(hù)了二次設(shè)備的正常運(yùn)行。 3.5 無(wú)損采集10 kV線路電流值 這里首先說(shuō)明一下采集電流的作用：作為自動(dòng)掌握無(wú)功補(bǔ)償裝置，這里有一個(gè)掌握模式的問(wèn)題：假如采用電壓掌握模式，即依據(jù)電壓的凹凸作為判據(jù)進(jìn)行掌握，則無(wú)需采集電流信號(hào)，僅采集電壓信號(hào)即可，但它不能完全反映線路無(wú)功的缺額，會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)和欠補(bǔ)的現(xiàn)象；假如采用無(wú)功掌握模式，即依據(jù)無(wú)功缺額量的多少作為判據(jù)進(jìn)行跟蹤掌握，則除了采集電壓信號(hào)外，還必需采集電流信號(hào)，即可通過(guò)掌握器的計(jì)算機(jī)計(jì)算出無(wú)功量，跟蹤無(wú)功缺額大小來(lái)實(shí)施掌握，就不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)和欠補(bǔ)的現(xiàn)象。 采集電流信號(hào)較為成熟的是利用穿芯式電流互

10、感器，但必需剪線，而且，剪線串接會(huì)增加線電阻，簡(jiǎn)單出現(xiàn)結(jié)點(diǎn)故障，又鋪張電能，因此，應(yīng)用方大都不情愿剪線，特殊是新改造的線路，而且，它的施工也較為復(fù)雜。由于電子和傳感器技術(shù)的發(fā)展，有些廠家研制出了非接入式電流互感器，只需要將相線平行固定在互感器瓷絕緣子的凹槽里即可感應(yīng)得到電流信號(hào)。因此，假如選擇了以無(wú)功掌握模式的無(wú)功補(bǔ)償裝置，又不期望剪線，就應(yīng)當(dāng)慎重考查配套的電流互感器。 這種非接入式電流互感器的高精度、高靈敏度已經(jīng)能夠滿(mǎn)意要求，它的應(yīng)用保證了高壓線路的完整性。 3.6 執(zhí)行開(kāi)關(guān)的掉電保護(hù) 裝置的掌握器掌握投切開(kāi)關(guān)將電容器并入或退出電網(wǎng)，其投切開(kāi)關(guān)有多種形式，不同設(shè)備廠家選型也不一樣。目前，應(yīng)用

11、較為成熟的是真空類(lèi)開(kāi)關(guān)。對(duì)各類(lèi)開(kāi)關(guān)的技術(shù)指標(biāo)要求是必需的，但其是否具備掉電自動(dòng)分閘功能是特別重要的。假如電網(wǎng)突然停電，恰好開(kāi)關(guān)合閘使得電容器正并在電網(wǎng)上，而開(kāi)關(guān)不能夠因掉電而自動(dòng)分閘，當(dāng)再次來(lái)電時(shí)電容器就是直接掛在網(wǎng)上，這就很危急。因此，建議采用電保持式的真空接觸器。 3.7 掌握器抗干擾保護(hù) 掌握器是在低壓條件下工作，特殊是大量的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)芯片和集成電路，在直流電壓下工作。除了較高的電源技術(shù)保證外，還應(yīng)有防雷擊浪涌和濾波器等保護(hù)功能。 3.8 掌握器軟件實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、保護(hù)措施 利用傳感器、感應(yīng)裝置、執(zhí)行元件，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和豐富的掌握軟件，對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，實(shí)現(xiàn)智

12、能化的掌握和保護(hù)，是目前較為先進(jìn)、全面、完善、最精確的識(shí)別、保護(hù)措施。 3.8.1 三相不平衡電流保護(hù) 三相電流不平衡可能會(huì)對(duì)電容器造成損壞，或縮短其壽命。安全保護(hù)功能相對(duì)完善的產(chǎn)品對(duì)此也做了細(xì)心的設(shè)計(jì)，對(duì)進(jìn)入柜體的A、B、C三相一次線電流進(jìn)行采樣，再將采集的三相電流信號(hào)送入掌握器，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算分析，假如三相不平衡電流超過(guò)警戒值，則屏蔽投切開(kāi)關(guān)的指令，不允許電容器并入電網(wǎng)。運(yùn)行中檢測(cè)到不平衡現(xiàn)象，應(yīng)馬上切除開(kāi)關(guān)，退出運(yùn)行。 3.8.2 欠電壓保護(hù)功能 通常，啟動(dòng)投切開(kāi)關(guān)動(dòng)作是*電壓互感器感應(yīng)的電壓信號(hào)。比如，10 kV經(jīng)過(guò)電壓互感器后得到230 V，以此作為掌握其電源外，還作為啟動(dòng)像真空接觸器

13、這樣的投切開(kāi)關(guān)。假如電壓過(guò)低，真空接觸器將不能正常動(dòng)作，會(huì)損壞開(kāi)關(guān)和電容器組。掌握器會(huì)設(shè)定一個(gè)欠電壓門(mén)限值，電壓低至門(mén)限值時(shí)，使開(kāi)關(guān)分閘，電容器組退出電網(wǎng)，并禁止合閘操作。當(dāng)電壓恢復(fù)正常后，掌握器重新判定、重新起動(dòng)掌握投切開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 3.8.3 過(guò)電壓保護(hù)功能 電網(wǎng)電壓過(guò)高，假如電容器被并入電網(wǎng)，電容器組的使用壽命將會(huì)降低。過(guò)壓保護(hù)功能是在電壓高于上限設(shè)定值時(shí)，掌握器指令投切開(kāi)關(guān)馬上分閘，使電容器組退出電網(wǎng)，并禁止合閘操作。當(dāng)電壓恢復(fù)正常后，掌握器重新判定、重新起動(dòng)掌握投切開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 3.8.4 防沖擊抗干擾功能 掌握器應(yīng)具有防沖擊抗干擾功能，系統(tǒng)有濾除低次諧波和抗浪涌汲取瞬間脈沖干擾措施，在

14、電壓、電流信號(hào)有沖擊或干擾時(shí)，掌握器應(yīng)能夠正常運(yùn)行，并不馬上輸出分/合閘信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間延遲，確定是否真正需要分/合閘時(shí)，再進(jìn)行動(dòng)作。 3.8.5 斷電保護(hù) 掌握器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，高一級(jí)的掌握器會(huì)不斷記錄存儲(chǔ)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)，并形成表格曲線。在斷電狀況下，應(yīng)能夠?qū)?dāng)前和此前所記錄的歷史數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)長(zhǎng)期保存，避免數(shù)據(jù)丟失，起到了黑匣子的作用。 另外，掌握器重新加電后，應(yīng)首先自動(dòng)進(jìn)行自檢，推斷開(kāi)關(guān)的分/合閘位置，然后再進(jìn)入自動(dòng)掌握狀態(tài)。 3.8.6 延時(shí)保護(hù) 電容器退出電網(wǎng)后，應(yīng)避免連忙又合閘開(kāi)關(guān)，即要防止電容器組頻繁進(jìn)退電網(wǎng)，這對(duì)電容器會(huì)帶來(lái)危害。要求掌握器指令分閘后，應(yīng)經(jīng)過(guò)一段設(shè)定的時(shí)間延時(shí)（留夠電容器放電時(shí)間，如300 s），在這段時(shí)間內(nèi)軟件應(yīng)禁止合閘，防止電容器組在切除后沒(méi)有放電至安全電壓就投入運(yùn)行，危害電容器組。 3.8.7 過(guò)流保護(hù) 掌握器應(yīng)能對(duì)電容器組的每相電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并設(shè)過(guò)流保護(hù)值。當(dāng)某相電容器組損壞電流過(guò)大時(shí)，應(yīng)馬上