唐钢炼铁厂变电站电容器组运行分析

      摘要:通过对唐钢炼铁厂变电站电容器组运行中温度过高问题进行分析，提出电容器室通风不足是造成温度过高的原因，通过增加电容器室通风量，解决了电容器组的运行问题。

      关键词：电容器组  运行分析  温度过高 

    1 问题的提出
    唐钢炼铁厂220kV变电站于2009年8月改造完成投入运行，该站220kV部分采用外桥接线方式，220kV接有2台容量为50MVA主变压器，10kV采用双母线接线形式，每段母线各接有一套容量为10MVA的并联电容器成套装置，无功补偿电容器组投运后，用户反映电容器室温度过高，担心此状况长期运行将影响设备寿命而无法保证运行安全。

    2 分析计算

    2.1 电容器组接线方式及参数选型 本站根据用户实际需要选用了2套分组自动投切无功补偿电容器组，布置在16mx8m的电容器室内，串联电抗器按照抑制5次及以上谐波进行设计，电抗率选择6%，单相干式空心结构，三相叠装布局，每套电容器分4组进行自动投切，4组容量分别为1000kVar、2000kVar、3000kVar、4000kVar。

    单台电容器型号为BFM12/√3 -334-1W，共30台，分4组，对应于每组无功补偿电容器组分别为3台，6台，9台，12台。

    串联电抗器型号
    CKSC-60/10-6%，容量60kVar，额定电流52.5A，电抗率6%；
    CKSC-120/10-6%，容量120kVar，额定电流105A，电抗率6%；
    CKSC-180/10-6%，容量180kVar，额定电流157.5A，电抗率6%；
    CKSC-240/10-6%，容量240kVar，额定电流210A，电抗率6%；
    放电线圈FD2-1.7/11/ 3-1W其变比为11/√3 kV/0.1/√3 /0.1/3kV。
    电压无功控制器RCBK-4(带保护单元) 

    2.2 现场反馈情况 无功补偿电容器成套装置投入运行后，电抗器运行温度在80℃以上，电容器单元运行温度在50℃以上，电容器室内温度在40℃以上。

    经测量，流经各组电抗器的工作电流超过电抗器额定电流的3%～5%，用户认为出现装置及室内温度过高的原因是电容器配套使用的串联电抗器额定电流选择偏小所致。

    2.3 串联电抗器参数选型复核 针对用户提出的问题，以容量1000kVar电容器组为例进行如下分析：

    2.3.1 电容器组单相容量为334kVar
    Inr=Snr/Unr =52.59A
    Inr:电容器组额定电流  Snr:电容器额定容量  Unr:电容器组额定电压
    2.3.2 对应于1000kVar电容器组选择了单台容量20kVar的串联电抗器（单相容量）
    Unk=K·N·Unr    Ink=Snk/Unk    (见JB5346-1998)
    Unk=6%·1·11/√3 =0.381Kv
    Ink=Snk/Unk=52.5A
    K:额定电抗率  Unr:配套电容器组的额定电压  N:每相电容器串联台数
    UNk:电抗器额定端电压  INk:电抗器额定电流
    Inr=52.59A与Ink=52.5A的微小差别是由于串抗6%的选择是基于电容器组容量为1000kVar（三相容量）进行选择的，而实际容量为3×334kVar=1002kVar。
    从以上计算可以看出，串联电抗器的额定电流选择与电容器组的额定电流是匹配的，不存在串联电抗器额定电流选择偏小问题。
  之所以出现运行电流高于额定电流的情况，可能存在的原因是电容偏差问题。
    DL/T 604-1996《高压并联电容器装置订货技术条件》中4.6.1.1条“电容器组容许的电容偏差为装置额定电容的0～+5%”。如果电容器组出现+5%的电容偏差，即C=1.05Cnr（Cnr为电容器组的额定电容值）.
    I=U·ω·C= U·ω·1.05Cnr=1.05Inr
    由上式可见，由于电容器组容许范围内的制造偏差会使实际运行电流达到1.05倍的额定电流。

    根据DL/T 604-1996《高压并联电容器装置订货技术条件》中4.6.6.1条“装置能在均方根值不超过1.1x1.3IN的电流下连续运行”及JB5346-1998《串联电抗器》5.5.1.1“电抗器能在工频电流为1.35倍额定电流的最大工作电流下连续运行”可得出结论，用户反映的过电流问题属于正常工作范围允许，对设备寿命不会造成影响。

    2.4 过热原因分析 串抗、电容器及电容器室温度过高的原因在哪里呢？经过各专业仔细检查，发现电容器室风机通风量设计容量偏小。由于在电力系统内部变电站设计时，配置的电容器组采用分组投切方式较少，每套电容器成套装置仅配置1组串联电抗器。暖通专业考虑电容器室通风时，对于串联电抗器的发热量按常规电容器组进行考虑，认为两套电容器成套装置有2组串抗（6台单相），但实际上由于采用了分组投切，电容器室内共有串联电抗器8组（24台单相），发热量远大于设计通风容量，串联电抗器及电容器运行产生的大量热量无法及时排出，造成设备及室内温度过高的情况。

    通过增加电容器室通风机数量，现在无功补偿装置运行情况良好，未出现温度过高问题。

    3 几点注意事项

    3.1 作为变电站专业设计人员，专业间提资时应规范、严谨，不能一味沿袭原有设计，造成设计失误。

    3.2 根据规程规范要求，电容器组用串联电抗器放置于室内时，宜选用干式铁芯电抗器，如考虑噪音等因素需选用干式空芯电抗器时，宜采用户外布置方式，这样可使串联电抗器产生的热量快速释放，同时也更容易解决防电磁感应问题。

参考文献:

[1]DL/T 604-1996.高压并联电容器装置订货技术条件.
JB 5346-1998.串联电抗器.
GB 50227-2008.并联电容器装置设计规范.