500KV變電站35KV無功補償設備集中優化布置技術的研究

楊戰光++陳博++趙忠明

摘 要：為了解決500kV及以上電壓等級變電站無功補償裝置布置占地過大的問題，提出了一種采用大電容器件箱式電容器聯合油串抗及隔離開關避雷器箱體內布置的集成優化布置技術。

關鍵詞：無功補償設備；大電容器件；集成；優化布置

1 前言

隨著國民經濟的快速發展，變電站征地越來越困難，如何有效減少占地面積成為當前變電站設計中的首要問題之一。尤其對于土地緊張、占地受限、安全可靠性要求高的變電站，該問題更加突出。 近幾年，因GIS設備大規模應用，變電110KV及以上電壓等級配電裝置占地面積大幅度減少，但無功補償設備電容器等因受技術發展的限制，一直未有突破，特別是500KV電壓等級變電站無功補償裝置數量多、容量大，已成為限制變電站占地的主要因素之一。 因此，為了解決500kV電壓等級變電站無功補償裝置布置占地過大的問題，提出一種采用箱式電容器聯合油串抗及隔離開關、避雷器箱體內布置及HGIS的集成優化布置技術。

研究現狀及存在問題。目前國內500KV以上電壓等級通常采用預裝框架式電容器無功補償設備進行布置，電容器間隔與并聯電抗間隔縱向尺寸差別較大，造成了土地資源的浪費，尤其是在并抗組數多電容器組數少的情況下浪費更為明顯。

2 500KV變電站35KV無功補償設備集中優化布置技術

（1）依托工程概況。500KV牟平變電站位于山東省煙臺市，該工程獲得魯班獎、中國電力優質工程獎及電力行業優秀設計一等獎。本期建設2臺500KV、750MVA變壓器，最終規模4臺500KV、750MVA變壓器；500KV出線，本期2回，最終6回；220KV出線，本期10回，最終16回。本期安裝2組60MVar電抗器，4組60MVar電容器，最終安裝4組60MVar電抗器，8組60MVar電容器。工程于2011年12月投產；（2）集成優化布置技術方案研究。本技術成果的目的是為了解決變電站布置占地受限的問題，優化35kV配電裝置布置，采用大電容器件箱式電容器聯合油串抗及隔離開關避雷器箱體內集成優化布置的方式；在此技術基礎上，亦可將35KV敞開式配電裝置中的斷路器、隔離/接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等集成為HGIS設備，可進一步大幅縮減占地面積。牟平站采用大電容器件箱式電容器，它采用大電容器元件串并聯方式，放置于充滿油的箱體內，通過油管與油浸式串聯電抗器相聯，其前端的隔離開關和避雷器也采用箱體外殼將其罩住，整套無功補償設備，集成在一個外殼內，通過先進的絕緣結構設計手段和制造工藝，將產品故障率壓縮到無限接近于零，具有安全、穩定、可靠、免維護、占地小等優點。

3 集成優化布置技術創新亮點及優勢

3.1 技術創新

（1）技術指標。本集中優化布置技術采用大電容器件箱式電容器聯合油串抗及隔離開關避雷器箱體內集成優化布置的方式，突破了常規框架式電容器加干式串聯電抗器敞開式布置，在布置方式上具有創新性，和傳統方式相比具有可靠性高、壽命長、安全性高、運行維護量少等技術優勢；（2）占地指標。本集中優化布置技術可有效減少500KV變電站占地面積。以已經實施的500KV牟平變電站為例，與常規無功補償裝置布置方案相比，采用本技術后，可節省占地約3.2025畝；（3）進一步采用HGIS布置方案。在本集中優化布置技術基礎上采用HGIS設備的布置方式，與敞開式布置方式相比可進一步節省占地約1.48畝。

3.2 優勢分析

（1）集成優化布置技術全壽命周期成本分析：

依據表1，以遠景規模計算40年全壽命周期成本，在不考慮停電損失的情況下，最終得出集中優化布置方式成本比常規布置方式成本低約460W，具有良好的經濟效益。

（2） 集成優化布置技術可靠性及穩定性分析。1）可靠性分析。框架式結構電容器組采用的單臺電容器，內部元件的連接采用焊接工藝，有可能會造成元件薄膜端部的燙傷以及焊接點毛刺帶來尖端放電，電容器端部絕緣受損，可導致電容器的早期損壞。箱式電容器內部元件采用冷壓接工藝，沒有燙傷薄膜和焊點尖端放電的可能，大幅度提高了運行的可靠性。電容器的溫升對于電容器的壽命影響很大，按照電容器八度定則，電容器每升高8度，則電容器的設計壽命縮短一半。框架式結構電容內部芯子的最熱點一般都在65-70℃。箱式電容器的內部芯子最熱點不超過58℃，使得箱式電容器的使用壽命大幅度提高，保證了全壽命周期內的可靠運行；2）穩定性分析。框架式結構電容器因更換方便，在場強選擇上一般都在57kV/mm左右，這樣電容器的成本相對較低，但抗過電壓、過電流的能力相對較弱。箱式電容器一旦損壞就是報廢的，所以設計理念就是故障趨向于零的，在設計場強的選擇都低于42kV/mm。

4 結語

集中優化布置技術可有效減少35kV配電裝置區的縱向尺寸，有效地減少了占地面積和對周圍環境的破壞，具有顯著的經濟效益和環境效益。集中優化布置技術提高了設備運行的可靠性、提升了設備壽命，減少了由于無功補償設備停電帶來的社會影響及經濟損失，具有顯著的社會效益。

作者簡介：楊戰光（1973-），女，遼寧昌圖人，本科，研究方向：變電站、發電廠設計。endprint