李鍇

（瑞泰馬鋼新材料科技有限公司，安徽 馬鞍山243000）

1 引言

馬鋼某公司6kV 高壓配電室兩路電源1170 線和1177 線均引自馬鋼11#變電所6kV 母線，線路長(zhǎng)約3km，架空線導(dǎo)線截面分別為雙并LGJ—120mm2。

這兩條線路沿途T 接用戶較多，用電負(fù)荷不穩(wěn)定，6kV 供電系統(tǒng)的電壓最低時(shí)僅5.1kV，功率因數(shù)Cosφ=0.75～0.80，不能滿足電壓幅值在額定值±7%以內(nèi)的國(guó)標(biāo)要求，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)電機(jī)燒毀的故障，影響正常生產(chǎn)，同時(shí)電壓過(guò)低也使生產(chǎn)效率低，用電成本增加。

基于上述原因，對(duì)6kV 高壓配電線路進(jìn)行改造，考慮到分段運(yùn)行模式，在其兩段母線上各安裝1 套補(bǔ)償裝置，即2×2000kVar。進(jìn)線柜2 臺(tái)，電容器柜6 臺(tái)，兩排面對(duì)面布置，并由控制器采樣兩段進(jìn)線柜的電壓和電流信號(hào)，根據(jù)電壓情況和功率因數(shù)值來(lái)自動(dòng)組合投切，補(bǔ)償線路無(wú)功功率，穩(wěn)定電壓，提高功率因素。

2 技術(shù)方案

主接線圖如圖1所示。

單套6kV 無(wú)功補(bǔ)償容量裝置由3 臺(tái)無(wú)功補(bǔ)償柜組成，第1臺(tái)無(wú)功補(bǔ)償柜為進(jìn)線柜，進(jìn)線柜上安裝自動(dòng)控制器。自動(dòng)控制器采樣兩路進(jìn)線的電壓電流信號(hào)，集中控制兩套穩(wěn)壓補(bǔ)償裝置的運(yùn)行，并補(bǔ)償安裝容量400kVar，第2 臺(tái)補(bǔ)償柜安裝容量600kVar，第3 臺(tái)補(bǔ)償柜安裝容量1000kVar。2 臺(tái)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置共有14 種投切組合方案，分別為：400kVar，600kVar，1000kVar，1200kVar，1400kVar，1600kVar，2000kVar，2 400kVar，2600kVar，3000kVar，3200kVar，3400kVar，3600kVar，4000kVar。此次高壓無(wú)功補(bǔ)償成套設(shè)備由安徽一天電氣技術(shù)有限公司提供。

3 主要元器件技術(shù)措施

電容器補(bǔ)償柜中串聯(lián)鐵心電抗器，用于限制電容器投切時(shí)的沖擊電流，也可以對(duì)5 次以上的諧波有吸收作用。電抗器選用了杭州精誠(chéng)電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為CKSC/6.6 系列的產(chǎn)品。串聯(lián)電抗器采用三相鐵心電抗器，有良好的線性度，采用取向硅晶片及合理的氣隙，電抗器采用多層繞制而成，以保證每相電感量之間偏差不大于1%，工作時(shí)確保最高溫升不超過(guò)60K[1]。其過(guò)載能力、電感量、噪音標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

圖1

電容器采用全膜交流并聯(lián)電容器，采用桂林電力電容器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，型號(hào)為BFM6.6 系列[2]。電容器也是決定成套裝置非常主要的元器件。

其性能為：

①電容器在1.1 倍額定電壓下能夠長(zhǎng)期運(yùn)行；

②電容器在1.3 倍額定電流下能夠長(zhǎng)期運(yùn)行；

③放電元件：電容器內(nèi)部放電元件可以使電容器斷開(kāi)電源后，剩余電壓在5～20s 內(nèi)由1.414 倍額定電壓降至0.1 倍或50V 以下。

控制器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償功能的主要計(jì)算和控制單元。自動(dòng)投切控制器具有以下功能：在線測(cè)量I、U，并計(jì)算P、Q、cosφ。可根據(jù)濾波器運(yùn)行操作的特點(diǎn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求、實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)置投切條件。這里無(wú)功補(bǔ)償控制器以電壓設(shè)定為優(yōu)先控制條件，電壓和功率因數(shù)組合投切方式。異常報(bào)警閉鎖出口：當(dāng)繼保動(dòng)作、開(kāi)關(guān)拒動(dòng)或裝置失電時(shí)，發(fā)出報(bào)警，顯示故障部位并閉鎖出口[3]。自動(dòng)、手動(dòng)切換。當(dāng)手動(dòng)操作時(shí)，控制器自動(dòng)閉鎖退出控制。自動(dòng)發(fā)出控制指令前，首先探詢動(dòng)作后的預(yù)期參數(shù)，（可能會(huì)兩組以上同時(shí)動(dòng)作）以減少動(dòng)作次數(shù)和動(dòng)作延時(shí)。動(dòng)作間隔時(shí)間可調(diào)。功率因數(shù)控制值可調(diào)。電壓設(shè)定值可調(diào)。具有通訊功能，能與監(jiān)控系統(tǒng)或調(diào)度通訊。

微機(jī)保護(hù)裝置。除無(wú)功補(bǔ)償饋線開(kāi)關(guān)柜（19GG、20GG）為常規(guī)繼電器保護(hù)外，其他6kV 開(kāi)關(guān)柜均改造為數(shù)字式綜合保護(hù)裝置。

因此，本次將19GG、20GG 開(kāi)關(guān)柜常規(guī)繼電器保護(hù)改為數(shù)字式綜合保護(hù)裝置，并與后臺(tái)計(jì)算機(jī)相聯(lián)，進(jìn)行監(jiān)控。

4 改造與調(diào)試

本次6kV 高壓配電室高壓無(wú)功補(bǔ)償改造通過(guò)“三電”經(jīng)費(fèi)立項(xiàng)，由馬鋼設(shè)備檢修公司負(fù)責(zé)具體施工，經(jīng)過(guò)15 天的精密安裝，先后完成了自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置柜的吊裝、管廊橋架安裝及布線等工序任務(wù)；后續(xù)項(xiàng)目調(diào)試進(jìn)展順利，改造圓滿竣工。

由于高壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投運(yùn)按電壓優(yōu)先投運(yùn)原則，經(jīng)過(guò)多次的系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整，最終將控制器設(shè)置電壓投運(yùn)設(shè)置范圍設(shè)定為5.85～6.35kV，功率因素設(shè)置為過(guò)0.78～欠0.93，每天投運(yùn)次數(shù)為50 次，每組投運(yùn)間隔3min[4]。

5 運(yùn)行效果

在滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，每天投運(yùn)8～15 次，最高投運(yùn)4000kVar，夜間生產(chǎn)，一般投運(yùn)1600kVar，電壓可控制在5.8～6.2kV；低壓側(cè)電壓控制在365～410V，符合國(guó)標(biāo)要求，滿足了生產(chǎn)安全用電需求。

在有功負(fù)荷P 不變的前提下，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償，將功率因數(shù)由0.80 提高到0.97 以上，供電設(shè)備的輸出電流減少12%，隨著總電流的下降，供電設(shè)備和輸電線路的損耗同時(shí)下降。

在有功負(fù)荷P 不變的前提下，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償，將功率因數(shù)由0.80 提高到0.97 以上，甚至將無(wú)功功率倒送到11#變電所，減少了11#變電所的無(wú)功負(fù)荷，提高了供電設(shè)備的帶負(fù)荷能力。

在有功負(fù)荷P 不變的前提下，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償，將功率因數(shù)由0.80 提高到0.97 以上，用電負(fù)荷占用電網(wǎng)的無(wú)功功率下降58%，即：用戶無(wú)功電能表累計(jì)的無(wú)功電度數(shù)減少58%。