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唐鋼煉鐵廠(chǎng)變電站電容器組運行分析
摘要:通過(guò)對唐鋼煉鐵廠(chǎng)變電站電容器組運行中溫度過(guò)高問(wèn)題進(jìn)行分析，提出電容器室通風(fēng)不足是造成溫度過(guò)高的原因，通過(guò)增加電容器室通風(fēng)量，解決了電容器組的運行問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：電容器組 運行分析 溫度過(guò)高
1 問(wèn)題的提出
唐鋼煉鐵廠(chǎng)220kV變電站于2009年8月改造完成投入運行，該站220kV部分采用外橋接線(xiàn)方式，220kV接有2臺容量為50MVA主變壓器，10kV采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式，每段母線(xiàn)各接有一套容量為10MVA的并聯(lián)電容器成套裝置，無(wú)功補償電容器組投運后，用戶(hù)反映電容器室溫度過(guò)高，擔心此狀況長(cháng)期運行將影響設備壽命而無(wú)法保證運行安全。
2 分析計算
2.1 電容器組接線(xiàn)方式及參數選型 本站根據用戶(hù)實(shí)際需要選用了2套分組自動(dòng)投切無(wú)功補償電容器組，布置在16mx8m的電容器室內，串聯(lián)電抗器按照抑制5次及以上諧波進(jìn)行設計，電抗率選擇6%，單相干式空心結構，三相疊裝布局，每套電容器分4組進(jìn)行自動(dòng)投切，4組容量分別為1000kVar、2000kVar、3000kVar、4000kVar。
單臺電容器型號為BFM12/√3 -334-1W，共30臺，分4組，對應于每組無(wú)功補償電容器組分別為3臺，6臺，9臺，12臺。
串聯(lián)電抗器型號如下：
CKSC-60/10-6%，容量60kVar，額定電流52.5A，電抗率6%；
CKSC-120/10-6%，容量120kVar，額定電流105A，電抗率6%；
CKSC-180/10-6%，容量180kVar，額定電流157.5A，電抗率6%；
CKSC-240/10-6%，容量240kVar，額定電流210A，電抗率6%；
放電線(xiàn)圈FD2-1.7/11/ 3-1W其變比為11/√3 kV/0.1/√3 /0.1/3kV。
電壓無(wú)功控制器RCBK-4(帶保護單元)
2.2 現場(chǎng)反饋情況 無(wú)功補償電容器成套裝置投入運行后，電抗器運行溫度在80℃以上，電容器單元運行溫度在50℃以上，電容器室內溫度在40℃以上。
經(jīng)測量，流經(jīng)各組電抗器的工作電流超過(guò)電抗器額定電流的3%～5%，用戶(hù)認為出現裝置及室內溫度過(guò)高的原因是電容器配套使用的串聯(lián)電抗器額定電流選擇偏小所致。
2.3 串聯(lián)電抗器參數選型復核 針對用戶(hù)提出的問(wèn)題，以容量1000kVar電容器組為例進(jìn)行如下分析：
2.3.1 電容器組單相容量為334kVar
Inr=Snr/Unr =52.59A
Inr:電容器組額定電流 Snr:電容器額定容量 Unr:電容器組額定電壓
2.3.2 對應于1000kVar電容器組選擇了單臺容量20kVar的串聯(lián)電抗器（單相容量）
Unk=K·N·Unr Ink=Snk/Unk (見(jiàn)JB5346-1998)
Unk=6%·1·11/√3 =0.381Kv
Ink=Snk/Unk=52.5A
K:額定電抗率 Unr:配套電容器組的額定電壓 N:每相電容器串聯(lián)臺數
UNk:電抗器額定端電壓 INk:電抗器額定電流
Inr=52.59A與Ink=52.5A的微小差別是由于串抗6%的選擇是基于電容器組容量為1000kVar（三相容量）進(jìn)行選擇的，而實(shí)際容量為3×334kVar=1002kVar。
從以上計算可以看出，串聯(lián)電抗器的額定電流選擇與電容器組的額定電流是匹配的，不存在串聯(lián)電抗器額定電流選擇偏小問(wèn)題。
之所以出現運行電流高于額定電流的情況，可能存在的原因是電容偏差問(wèn)題。
DL/T 604-1996《高壓并聯(lián)電容器裝置訂貨技術(shù)條件》中4.6.1.1條“電容器組容許的電容偏差為裝置額定電容的0～+5%”。如果電容器組出現+5%的電容偏差，即C=1.05Cnr（Cnr為電容器組的額定電容值）.
I=U·ω·C= U·ω·1.05Cnr=1.05Inr
由上式可見(jiàn)，由于電容器組容許范圍內的制造偏差會(huì )使實(shí)際運行電流達到1.05倍的額定電流。
根據DL/T 604-1996《高壓并聯(lián)電容器裝置訂貨技術(shù)條件》中4.6.6.1條“裝置能在均方根值不超過(guò)1.1x1.3IN的電流下連續運行”及JB5346-1998《串聯(lián)電抗器》5.5.1.1“電抗器能在工頻電流為1.35倍額定電流的最大工作電流下連續運行”可得出結論，用戶(hù)反映的過(guò)電流問(wèn)題屬于正常工作范圍允許，對設備壽命不會(huì )造成影響。
2.4 過(guò)熱原因分析 串抗、電容器及電容器室溫度過(guò)高的原因在哪里呢？經(jīng)過(guò)各專(zhuān)業(yè)仔細檢查，發(fā)現電容器室風(fēng)機通風(fēng)量設計容量偏小。由于在電力系統內部變電站設計時(shí)，配置的電容器組采用分組投切方式較少，每套電容器成套裝置僅配置1組串聯(lián)電抗器。暖通專(zhuān)業(yè)考慮電容器室通風(fēng)時(shí)，對于串聯(lián)電抗器的發(fā)熱量按常規電容器組進(jìn)行考慮，認為兩套電容器成套裝置有2組串抗（6臺單相），但實(shí)際上由于采用了分組投切，電容器室內共有串聯(lián)電抗器8組（24臺單相），發(fā)熱量遠大于設計通風(fēng)容量，串聯(lián)電抗器及電容器運行產(chǎn)生的大量熱量無(wú)法及時(shí)排出，造成設備及室內溫度過(guò)高的情況。
通過(guò)增加電容器室通風(fēng)機數量，現在無(wú)功補償裝置運行情況良好，未出現溫度過(guò)高問(wèn)題。
3 幾點(diǎn)注意事項
3.1 作為變電站專(zhuān)業(yè)設計人員，專(zhuān)業(yè)間提資時(shí)應規范、嚴謹，不能一味沿襲原有設計，造成設計失誤。
3.2 根據規程規范要求，電容器組用串聯(lián)電抗器放置于室內時(shí)，宜選用干式鐵芯電抗器，如考慮噪音等因素需選用干式空芯電抗器時(shí)，宜采用戶(hù)外布置方式，這樣可使串聯(lián)電抗器產(chǎn)生的熱量快速釋放，同時(shí)也更容易解決防電磁感應問(wèn)題。
參考文獻:
[1]DL/T 604-1996.高壓并聯(lián)電容器裝置訂貨技術(shù)條件.
[2]JB 5346-1998.串聯(lián)電抗器.
[3]GB 50227-2008.并聯(lián)電容器裝置設計規范.
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