DS5型無功自動補償裝置安全可靠性分析工學論文
摘要：由于電力系統中的無功功率占用了供配電設備的容量，增大了線路的損耗，造成電網電壓下降，功率因數降低，嚴重影響電能質量和電網的經濟運行，從電力用戶的角度來看，無功功率不能就地平衡，直觀表現為功率因數偏低，產生的無功沖擊引起電網壓降。電壓波動與閃變；產生的高次諧波使電網電壓畸變，從而引起保護裝置誤動、電容器過負荷過電壓，電器設備損耗增大、發熱、絕緣易老化等一系列不良影響。因此安裝并運行無功自動補償裝置勢在必行，但無功自動補償裝置由于本身也是容性電氣設備，其自身運行時的保護及安全可靠性又相當重要。
關鍵詞：無功自動補償；電網質量；保護；安全
一、引言
6KV無功自動補償裝置不同于輸配電網上的其他設備，區別之一因補償裝置跟蹤負荷的變化，電容器投切開關頻繁動作，對開關的電氣性能和機械性能都有特殊的要求，二是電容器是高場強的高壓設備容易發生擊穿故障，一旦發生擊穿故障有可能引起電容器爆炸著火。近年來提高6KV無功自動補償裝置運行的可靠性、安全性，杜絕爆炸著火事故的發生一直是一個棘手的問題，本文針對DS5型無功自動補償裝置的工作原理及電容器的補償特性，分析了無功自動補償裝置運行中的安全可靠性。
二、保護原理分析
在設備安全運行上如何及時發現電容器的早期故障，發現故障后盡快的把故障電容器切掉，是保證高壓無功補償設備安全運行、避免爆炸事故發生的根本條件。而電容器早期故障的發現，用常規的電流保護不容易解決，原因是單只高壓電力電容器內部是多個小單元電容器串聯而成，額定電壓就分配在幾個單元電容器上，電容器損壞時，首先是內部一個單元電容發生擊穿損壞，這時電流增大很小，用常規的電流保護不會動作。但是一個單元電容發生擊穿損壞后剩下的單元電容運行電壓升高，如果電容器此時繼續運行很快就會出現第二個單元電容擊穿損壞現象，剩下的單元電容運行電壓又被提高，此時電容器有可能已經出現鼓肚，重者出現鼓裂、漏油，這樣繼續運行下去，很可能造成這只電容器由鼓肚、鼓裂、漏油到爆炸起火。
三、DS5型無功自動補償裝置保護分析
DS5型無功自動補償裝置除了有電容器通用的保護單元外，例如：支路電容器過流保護、支路開口零序電壓保護、抑制涌流保護、瞬時過壓保護、系統異常保護，DS5型無功自動補償裝置還設計有故障和事故兩種保護。故障保護能及時發現電容器的早期擊穿故障，避免由故障發展到事故狀態。事故保護能避免事故擴大向上一級蔓延。故障保護設計有三個保護層面，第一層電壓不平衡保護，第二層1段過流保護，第三層2段過流保護。電容器內部某個小單元電容發生擊穿短路時，電流雖然變化很小但零序電壓變化卻很明顯。每組電容器的零序電壓是由并聯在每相電容器上的PT構成開口三角檢出的，不受任何外界及電源不平衡的影響，只有電容器三相容量發生不平衡時才會出現，所以這種保護能準確及時的發現電容器的早期故障，盡快的把故障電容器切除掉，避免爆炸事故的發生。1段過流保護和2段過流保護過電流的整定值整定在額定電流的1.25-1.45倍，并與時間值配合使故障保護更加可靠，保證設備安全運行，使電容器有故障時不會發生爆炸著火事故。
四、裝置可靠性分析
6KV無功自動補償裝置運行的可靠性主要是基于開關的可靠性，投切電容器開關和普通負載的開關有很大區別，投電容時開關觸頭要承載的電流是額定電流的幾倍或幾十甚至是幾百倍，切電容時開關觸頭承載的電壓是額定電壓的兩倍以上，頻繁分合動作，投切開關每天分臺幾次甚至幾十次。DS5型6KV無功自動補償裝置采用了電容器投切專用真空開關，此時開關采用真空斷路器滅弧室，觸頭壓力大，可以承受合閘涌流的沖擊，減小觸頭燒損，開關觸頭間隙大，可以承受分閘時的過電壓避免重燃，特制操作機構，適合頻繁操作。
五、運行前景
DS5型無功自動補償裝置是一種采用電力電子器件作為容性觸電開關對電力電容器實行快速無涌流投入或切除進而實現對電網所需無功進行快速補償的裝置，該裝置與傳統的無功功率靜態補償裝置相比具有明顯的優點(如無涌流、無噪聲、跟蹤時間快等)，且能顯著提高功率因數，并且其自身的保護性強，安全可靠，對電力部門來講，可以提高發配電設備的供電能力使得設備能充分利用；減少輸、變、配電設各的電流，降低電能在輸送過程中的損失，降低電力系統的電壓損失，減少電壓波動，改善電能質量。
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