TBB10型高壓無功補償裝置在變電站的應用

施俊楠

摘 要：本文結合工程實例，介紹了TBB10型高壓無功補償裝置的工作原理、技術指標、結構特點等方面的內容。對裝置投用后能夠使系統功率因數達到最佳，調整網絡電壓，減少配電系統和變壓器的損耗，降低線路損耗，確保電網的供電質量，增加了效益。

關鍵詞：變電站;高壓無功補償裝置;功率因數;供電安全

1、概述

在電力系統中，隨著變壓器、交流電動機等電感性負載的廣泛應用，電力設備中常常流動著大量的無功電流，這些無功電流的存在不但占用了大量的供配電設備容量，同時也增大了供電設備及線路的損耗，使得供電質量下降，電力設備得不到充分利用。作為解決問題的辦法之一，就是采用無功補償裝置就地進行補償，而我國目前電力系統多數采用固定電容器組補償方式，由于缺少無功調節手段，在供電峰谷期間功率因數波動較大，容易出現過補和欠補問題。

TBB10型高壓無功補償自動調節成套裝置，使用無功自動控制器檢測電網電壓及功率因數，通過對電網電壓和功率因數的綜合判定，同時控制兩段母線上的無功補償電容的自動投切，實現平衡系統電壓，提高功率因數，減少線損，保護供電質量，解決無功過補償和欠補償問題，增加了經濟效益。

2、無功補償的目的

無功補償的目的是系統功率因數低，降低了配電網和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據，是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失及企業生產成本。所以，供電部門對用電單位的功率因數有一定的標準要求。一般要求用戶的功率因數不低于0.9，因此，必須采取相應措施來提高電網系統功率因數。

3、現狀分析

河南天通電力有限公司（以下簡稱天通電力公司）龍門變電站主要擔負著五礦已四采區和七礦丁戊六采區的供電任務，正常運行時主變功率因數僅為0.75～0.8，遠遠達不到國家所規定的0.9，較低的功率因數對天通電力公司供電系統造成以下影響：（1）偏低的功率因數，使得電量大量流失，無形中增加了企業的成本;（2）導致變壓器、電纜等設備的損耗增大，利用率降低;（3）易引起系統電壓下降，影響各種終端負荷的各種電氣設備的正常工作;（4）造成變壓器局部嚴重過熱，損耗增大，輸出減少，縮短變壓器使用壽命等問題。因此要提高龍門變電站功率因數，必須要在電網中安裝無功補償設備以改善供電質量，同時還要避免出現過補和欠補問題。

4、TBB10型高壓并聯電容器補償裝置

TBB10型高壓并聯電容器補償裝置系列產品，是廣泛應用于10KV線路的無功自動補償裝置，可實時監測高壓線路的電壓、電流、無功及功率因數等電網參數，并根據這些參數對高壓電網進行動態監測補償;對提高線路功率因數及電壓，減少損，改善電網供電質量起到重要作用。

4.1無功補償工作原理

TBB10型高壓無功補償成套裝置由高壓真空接觸器、高壓并聯電容器組、電抗器、避雷器、隔離開關和一些附屬設備組成。按照“優先保證電壓合格，實現無功平衡，盡量減少調節次數”的原則，依據九域圖（分析九種運行狀態）按照模糊控制策略進行電壓無功綜合控制。

電容器組用高壓真空接觸器投切，當控制器檢測到的無功電流值超過整定值時，控制器根據需要投切的電容器組級數，給出控制信號，自動關合高壓真空接觸器，將電容器組投入進行。當負載無功電流值低于給定值時，控制器給出控制信號將高壓真空接觸器斷開，電容器組退出工作。對于有載分接頭的變壓器，控制器通過檢測負荷電壓的高低自動調節變壓器分接頭數，以實現穩定負荷電壓的作用。

4.2? TBB10型結構特點分析

TBB10型系列高壓并聯電容器裝置主要有以下特點：

4.2.1 串聯電抗器與電容器串聯，加上電抗率為6%的串聯鐵芯電抗器，可以有效抑制諧波和合閘涌流。

4.2.2? 裝置采用高壓噴逐式熔斷器作為單臺電容器的短路保護，能夠確保設備的安全運行。

4.2.3 放電線圈直接與電容器并聯使用，電容器從電網斷開后，在5s內能將電容器端子間的電壓降為50 V以下，同時放電線圈還可以為并聯電容器提供二次保護信號。

4.2.4 氧化鋅避雷器可以用來限制電容器投切開關的過電壓。

4.2.5 為保證檢修人員的安全，通過接地開關將電容器的端子接地。

4.2.6 結構設計合理，熱、動穩定性好，帶電顯示裝置可以用來顯示裝置的投切狀態，并具有電磁鎖、觀察窗，具有強制閉鎖功能，有效的確保了維護人員安全。

4.2.7 裝置配有防冷凝的加熱器。

5、無功補償實施方案

天通電力公司龍門變電站高壓無功補償成套裝置總的補償容量為3600kva，分為6組，每組600kva，利用從6kv母線上采集來的電壓與電流可以完全實現電容器的自動投切。

TBB10型高壓無功補償成套裝置由高壓真空接觸器，高壓并聯電容器組，電抗器，避雷器，隔離開關等設備組成。

6、經濟效益分析

TBB10型高壓無功補償成套裝置自2009年9月在天通電力公司龍門站運行至今，功率因數由以前的0.8，提高到了0.92，給天通電力公司帶來了巨大的經濟效益。

天通電力公司龍門變電站的變壓器總容量為25000kva，月用電量約為70000kw/h， 功率因數由0.8提高到了0.92;基本電費每月每kva為18元，電量電費按0.4元/kwh計算;補償裝置每kva按60元，資產折舊率為10%，無功補償設備的有功損耗為其額定容量的3%。計算過程如下：

6.1計算補償容量

補償前Cosφ1=0.8，tanφ1=0.75，平均有功功率P1=70000/30/24=97（kw），無功功率為Q1= P1×tanφ1=72.75（kvar）.

假設補償電容器容量為Xkvar，

經補償后，功率因數為Cosφ2=0.92，

tanφ2=0.426，無功功率Q2= Q1—X，而有功功=率P2= P1+0.03X，于是tanφ2= Q2/ P2 =0.426，解得X≈31（kvar）

6.2補償前龍門變電站的年支出費用

基本電費為25000×18×12/10000=540（萬元）

電量電費0.4×24×365=3417.6（萬元）

龍門變電站總支出費用為540+3417.6=3957.6（萬元）

6.3補償后龍門變電站年支出費用為

電容器年運行時間按8000小時估算，

則電量電費為0.4×31×0.03×8000/10000+3417.6

=3417.8976（萬元），

總電費為3417.8976+540=3957.8976（萬元）

按功率因數調整后電費為3957.8976×（1-0.013）=3906.4449312（萬元）

無功補償設備投資為60×31/10000=0.186（萬元），則資產折舊費為0.0186（萬元）

龍門變電站總支付費用為3906.4449312+0.0186=3906.4635312（萬元）

補償后每年經濟效益為3957.6-3906.4635312=51.1364688（萬元）

每年節約電費為3957.6-3906.4449312=51.1550688（萬元），投資可在一年左右收回。

通過加裝TBB10型高壓無功補償成套裝置后，功率因數可達到0.92左右，經測算每年可節省電費支出約51萬元，還可提升主變設備利用率。同時，因為功率因數穩定在較高的水平，且電壓也非常穩定，諧波量大大減少，三相不平衡也得到了很好的控制。所以，設備的運行效率得到保證，生產時間也大大縮短。由于不再有諧波的影響，也不再有電壓劇烈變動的干擾，供電質量也大大提高，降低了事故的發生率，使供電系統中的其他設備的工作壽命也會比原來相應地延長。

7、結 論

TBB10型高壓無功補償成套裝置具有動態快速跟隨負荷變化的特性，能有效提高電網的電能質量、功率因數并節約電能，同時具有極高的可靠性，只需要定期進行簡單的常規檢查即可確保設備長期穩定運行，維護工作量極小，維護難度小，維護成本極低。該設備在龍門變電站投入運行至今，設備穩定，自動化程度高，能夠準確的進行投切，保證了電壓的穩定，功率因數明顯提高，為天通電力公司帶了可觀的效益，隨著龍門站負荷的增大，經濟效益也會更加明顯。

參考文獻：

[1]李世林、左強 《無功補償裝置標準應用手冊》 中國標準出版社2008.12

[2]李兆華、李斌 《抄表核算收費》 中國電力出版社? ?2006.03

[3]劉思沛、崔景岳? 煤礦供電[M]? ?煤炭工業出版社