交流濾波器電容器橋臂不平衡電流的調節裝置及方法

國網湖北省電力有限公司直流運檢公司 陳 飛 楊振東 徐志剛 饒 磊 譚 靜 王 楓 李佳偉 陳 波 劉瑞勇 龔 旸

1 研究背景

在更換或對調電容器時需要拆裝電容器引線，若操作不當會導致瓷瓶漏油或接觸不良發熱等問題。

2 電容器不平衡電流的調節裝置及方法

為了能夠快速提供電容器調整方案，有效降低交流濾波器投運后不平衡電流值。本文對一種電容器不平衡電流的調節裝置及方法進行深入分析。與此同時為了更加了解電容器不平衡電流的調節裝置及方法，借助實例進行清楚、完整地描述。具體內容如下。

2.1 電容器不平衡電流的調節裝置

圖2為裝置連接圖，如圖2所示，電容器不平衡電流的調節裝置應用于一種H 型接線的電容器組，具體包括：電流探測模塊1，用于獲取所述電容器組的不平衡電流的試驗目標值。電容模塊2，分別與所述電流探測模塊1和所述電容器組連接，用于將第一調節電容并聯在所述電容器組的任意一個橋臂的任意一只電容上，并對所述電容器組進行加壓。

圖1 電容器組示意圖

圖2 裝置連接圖

第一動作模塊3，與所述電容模塊2連接，用于判斷所述不平衡電流的當前電流值是否降低，若是，則在所述第一調節電容上并聯第二調節電容，若否，則在所述任意一個橋臂的對稱橋臂的任意一只電容上并聯所述第二調節電容。

第二動作模塊4，分別與所述第一動作模塊3和所述電容模塊2連接，用于判斷所述當前電流值是否小于所述試驗目標值，若否，則增加所述第二調節電容的數量，直到所述當前電流值大于或等于所述試驗目標值[1]。

目標計算單元，分別與電流電壓探測單元和所述加壓單元連接，用于根據所述初始電流值、所述交流濾波器所在母線電壓、所述不平衡電流標準值、所述加壓試驗值和所述試驗電壓確定所述試驗目標值。具體來說加壓單元可輸出不同頻率及不同電壓的試驗電壓，若在不同頻率及不同電壓下的不平衡電流差別很大，則初步判斷電容器塔中存在某些電容器頻率特性異常。

所述目標計算單元包括：第一計算子單元，用于根據所述交流濾波器所在母線電壓和所述試驗電壓計算第一比例系數。第二計算子單元，與所述第一計算子單元連接，用于根據所述初始電流值和所述加壓試驗值計算第二比例系數。第三計算子單元，分別與所述第一計算子單元和所述第二計算子單元連接，用于選擇所述第一比例系數和所述第二比例系數中的最大值作為標準系數。第四計算子單元，分別與所述第三計算子單元和所述電流電壓探測單元連接，用于根據所述標準系數和所述不平衡電流標準值計算所述試驗目標值。

2.2 電容器不平衡電流的調節方法

圖3為方法流程圖，如圖3所示，電容器不平衡電流的調節方法應用于一種H 型接線的電容器組，具體包括：步驟100，獲取所述電容器組的不平衡電流的試驗目標值。步驟200，將第一調節電容并聯在所述電容器組的任意一個橋臂的任意一只電容上，并對所述電容器組進行加壓。步驟300，判斷所述不平衡電流的當前電流值是否降低，若是，則在所述第一調節電容上并聯第二調節電容，若否，則在所述任意一個橋臂的對稱橋臂的任意一只電容上并聯所述第二調節電容。步驟400，判斷所述當前電流值是否小于所述試驗目標值，若否，則增加所述第二調節電容的數量，直到所述當前電流值大于或等于所述試驗目標值。步驟500，計算并聯的所述第二調節電容和所述第一調節電容的總電容值。步驟600，根據所述總電容值對所述電容器組的電容進行調整。

圖3 方法流程圖

所述步驟100，包括記錄檢修前的不平衡電流的初始電流值、交流濾波器所在母線電壓和不平衡電流標準值。對所述電容器組進行加壓測量，得到不平衡電流的加壓試驗值，并記錄所述加壓測量的試驗電壓。根據所述初始電流值、交流濾波器所在母線電壓、不平衡電流標準值、加壓試驗值和所述試驗電壓確定所述試驗目標值。在所述記錄檢修前的不平衡電流的初始電流值、交流濾波器所在母線電壓和不平衡電流標準值之前，還包括對所述電容器組進行放電，拆除電容器塔高、低壓側與其他設備相連的引線。具體的，所述第一調節電容和第二調節電容的電容值均為0.1uf[2]。

根據所述初始電流值、交流濾波器所在母線電壓、不平衡電流標準值、加壓試驗值和所述試驗電壓確定所述試驗目標值，包括根據所述交流濾波器所在母線電壓和所述試驗電壓計算第一比例系數。根據所述初始電流值和所述加壓試驗值計算第二比例系數。選擇所述第一比例系數和所述第二比例系數中的最大值作為標準系數。根據所述標準系數和所述不平衡電流標準值計算所述試驗目標值。

所述第一比例系數的計算方法為：

K1=〔Um/sqrt(3)〕/Usy

其中，K1為所述第一比例系數，Um為所述交流濾波器所在母線電壓，Usy為所述試驗電壓。

所述第二比例系數的計算方法為：

K2=Ibph.ht.0/Ibph.sy0

其中，K2為所述第二比例系數，Ibph.ht.0為所述初始電流值，Ibph.sy0為所述加壓試驗值。

計算所述試驗目標值的方法為：

Ibph.sy.bz=Ibph.ht.bz/K

其中，Ibph.sy.bz為所述試驗目標值，Ibph.ht.bz為所述不平衡電流標準值，K 為所述標準系數。

本實例首先檢修前記錄后臺不平衡電流值Ibph.ht.0，交流濾波器所在母線電壓Um，不平衡電流標準值為Ibph.ht.bz。其次在不進行任何檢修前使用加壓試驗裝置進行加壓試驗測得不平衡電流值Ibph.sy.0，試驗電壓為Usy。然后以電壓為參考計算得比例系數K1=〔Um/sqrt(3)〕/Usy；以電流為參考計算得比例系數K2=Ibph.ht.0/Ibph.sy0。然后比較K1與K2的大小，選擇值較大的作為比例系數，即K=max(K1,K2)。最終確定試驗條件下不平衡電流標準值Ibph.sy.bz=Ibph.ht.bz/K。

具體的，在所述根據所述標準系數和所述不平衡電流標準值計算所述試驗目標值之后，包括檢查電容器組外觀有無明顯異常，更換有明顯異常的故障電容器。在所述根據所述標準系數和所述不平衡電流標準值計算所述試驗目標值之后，還包括對電容器組上的電容器逐個測量，對電容值不合格的電容器進行更換。

根據所述總電容值對所述電容器組的電容進行調整包括：判斷備品庫中是否有替換電容；所述替換電容的電容值為所述總電容值與所述任意一個橋臂的任意一只電容的電容值之和；若是，則將所述任意一個橋臂的任意一只電容替換成所述替換電容；若否，則將所述任意一個橋臂的多只電容與所述任意一個橋臂的對稱橋臂的多只電容進行對調。具體所述備品庫中的所有電容器備品的保存位置、電容值、型號等錄入數據庫，若數據庫中沒有滿足要求的電容器備品，則根據ΔC（所述總電容值）計算出該組對稱橋臂中的電容器對調方案[3]。調節流程如圖4所示。

圖4 調節流程圖

（1）對電容器進行放電，拆除電容器塔高、低壓側與其他設備相連的引線。

（2）設置試驗條件下不平衡電流目標值。檢修前記錄后臺不平衡電流值Ibph.ht.0，交流濾波器所在母線電壓Um。在不進行任何檢修前進行加壓試驗測得不平衡電流值Ibph.sy.0，試驗電壓為Usy。如圖5所示，其中，C1和C2、C3和C4分別為電容支路，兩兩（例如C1和C2）分別形成對稱橋臂，4個電容支路組成電容器組。V 為電壓測量表，μA 為電流測量表，Ibph為通過的不平衡電流。以電壓為參考計算得比例系數K1=〔Um/sqrt(3)〕/Usy；以電流為參考計算得比例系數K2=Ibph.ht/Ibph.sy0比較K1與K2的大小，選擇值較大的作為比例系數，即K=max(K1,K2)。不平衡電流標準值為Ibph.ht.bz，設置試驗條件下不平衡電流標準值Ibph.sy.bz=Ibph.ht.bz/K[4]。

圖5 不平衡電流測量原理示意圖

（3）檢查電容器外觀有無明顯異常，更換有明顯異常的故障電容器。

（4）對電容器塔上的電容器逐個測量，對電容值不合格的電容器進行更換。

（5）不平衡電流調節。計算C1、C2、C3、C4及不平衡電流Ibph；加壓，測量不平衡電流Ibph.sy；在某橋臂的某支電容Cx 上并聯0.1uf 小電容，觀察不平衡電流是否有降低。如果不平衡電流降低，則進行下一步；如果不平衡電流增大，則在對稱橋臂的某支電容上并聯0.1uf 小電容，然后進行下一步。以在C3橋臂的某只電容器上并聯小電容為例，如圖6所示，其中ΔC 為并聯的調節電容。逐漸增加并聯小電容的個數，使不平衡電流減小至目標值Ibph.ht.bz，記下此時并聯的總電容值ΔC；若庫房有某只電容的電容值為Cx＋ΔC，則選用該只電容對現場的電容進行替換；若庫房沒有符合要求的電容，則在C3和C4電容器塔上選擇若干值滿足要求的電容進行對調。

圖6 接線示意圖

3 結語

電容器不平衡電流的調節裝置及方法技術效果如下：

（1）比例系數選擇方法可以有效地減小現場實驗值和后臺顯示值不一致的問題。

（2）在某支電容器上并聯01uf 的小電容，對該電容器橋臂電容量的改變非常小，可以實現高精度調節。

（3）數據庫中存有電容器備品的保存位置、電容值、型號等，可以快速地找到電容值為Cx＋或與之相近可用的電容器。

（4）加壓試驗裝置選用可調壓調頻的電源，可以有效減小現場電磁環境對不平衡電流測量的影響。電網無功功率要遵循分期原則，即實現分層和分區供應，除此之外還要遵循就地平衡的原則，盡量就地供應，減少使用長線路供應的情況。針對局部電網無功功率不足的問題，要第一時間進行就地調整，如果不能解決再通過電網解決。第二，發電機的運行功率因數不能隨意調整，要在電網的要求下進行更改。第三，新調試的發電機應能以額定功率運行，功率因數為0.95。對已投運的發電機組，必須按計劃進行先期運行檢查。第四，試調而來的發電機組，尤其是具有進相運行能力的發電機組，需要按照值班調度員的命令進行運行模式轉換。第五，無功補償裝置的優化配置要以電網無功優化的計算結果為基礎，以提高無功補償裝置的可操作性。第六，沒有超過220kV 的電網的總無功容量應大于最大自然無功負荷，通常情況下，可以多出0.15倍來計算。第七，200kV 及以下電網二次側功率因數的正常范圍，或主變壓器最大負載時的無功與有功功率之比要保持在正常范圍之內。第八，對于直接供電的變電站，供電線路近時，功率因數取表中的較低值，除此之外都要取較高值。第九，必要時應啟用無功補償裝置，其原理是主變壓器高壓側不向電網送回任何無功功率。而母線電壓超出了正常電壓的范圍，并且已經沒有辦法對其進行調整時，才能停止運行。第十，各級部署要以電網負荷、潮流變化和設備技術條件為基礎，在此技術上進行運行方式的調整，減少線損，促進電網的正常運行。