工作制的设备等,提高用电单位具备的自然功率因数。如果仍不能满足电网合理运行所需要的无功容量时,要按照无功规划,或所要求的功率因数考虑无功补偿的问题。
无功补偿分为集中补偿、分散补偿和随机补偿,应该遵循:“全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡;集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主;调压与降损相结合,以降损为主”的原则。
6.4 无功补偿计算
要求:负荷平均功率因数为错误!未找到引用源。,补偿到错误!未找到引用源。=0.95。
两台主变压器容量以及所带负荷的大小都相同,所以只需求一侧即可,现求1#主变压器的无功补偿[9]。
P=21.2MW ; 错误!未找到引用源。=0.8 ;
S= 错误!未找到引用源。 = 错误!未找到引用源。 = 26.5MVA Q= 错误!未找到引用源。 = 错误!未找到引用源。 = 15.9MW
错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。MQVAR
取错误!未找到引用源。=9.0MQVAR
错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=22.3MVA
错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。 = 错误!未找到引用源。 = 0.95 (符合要求)
查阅相关文献,最终选择3个BAMH11-3000+3000*3W 置于TBB/10-3000-3W的并联电容器成套装置中。
TBB10-3000-3WYH5WZ-17/45BAMH11-3000+3000*3WFDR2 1/√3-1.7-1WCKSC-180/10-6%
7 电气设备的选择和校验
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7.1 智能断路器和电子式互感器
本设计110KV侧采用了智能断路器和电子式互感器,大大的提高了该变电站的智能化水平。
7.1.1 智能断路器
智能断路器[11]实现电子操动,变机械能为电容储能,变机械传动为变频器经电机直接驱动,机械运动部件减少到一个,机械系统的可靠性提高,智能断路器具有数字化的接口,可以将位置信息、状态信息、分合闸命令通过网络方式传输。控制回路中电子电路的寿命、可靠性将成为智能断路器技术工程化应用的关键。 (1)智能断路器工作原理与工作模式
智能断路器是用微电子、计算机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统。其主要特点是由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元,代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。新型传感器与数字化控制装置相配合,独立采集运行数据,可检测设备缺陷和故障,在缺陷变为故障前发出报警信号,以便采取措施避免事故发生。
在目前阶段,智能断路器得到了相应的发展,具有智能操作功能的断路器是在现有断路器的基础上引入智能控制单元,它由数据采集、智能识别和调节装置3个基本模块构成。工作原理见图1,图中实线部分为现有断路器和变电站的有关结构和相互关联。智能识别模块是智能控制单元的核心,由微处理器构成的微机控制系统,能根据操作前所采集到的电网信息和主控制室发出的操作信号,自动地识别操作时断路器所处的电网工作状态,根据对断路器仿真分析的结果决定出合适的分合闸运动特性,并对执行机构发出调节信息,待调节完成后再发出分合闸信号;数据采集模块主要由新型传感器组成,随时把电网的数据以数字信号的形式提供给智能识别模块,以进行处理分析;执行机构由能接收定量控制信息的部件和驱动执行器组成,用来调整操动机构的参数,以便改变每次操作时的运动特性。此外,还可根据需要加装显示模块、通信模块以及各种检测模块,以扩大智能操作断路器的智能化功能。
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图1 智能断路器工作原理
智能断路器基本工作模式是根据监测到的不同故障电流,自动选择操作机构及灭弧室预先设定的工作条件,如正常运行电流较小时以较低速度分闸,系统短路电流较大时以较高速度分闸,以获得电气和机械性能上的最佳分闸效果。
这种智能操作要求断路器具有机构动作时间上的可控性,目前断路器常用的气动操作机构,液压操作机构和弹簧操作机构由于中间转换介质等因素,控制时间离散性大,其运动特性很难达到理想的可控状态。采取电磁操作机构[13]的断路器利用电容储能、永磁保持、电磁驱动、电子控制[14]等技术,当机构确定后运动部件只有一个,没有中间转换介质[12],分合闸特性仅与线圈参数相关[15],可以通过微电子技术来实现微秒级的控制,通过对于速度特性控制实现断路器的智能化操作[16]。
智能操作断路器的工作过程是:当系统故障由继电保护装置发出分闸信号或由操作人员发出操作信号后,首先启动智能识别模块工作,判断当前断路器所处的工作条件,对调节装置发出不同的定量控制信息而自动调整操动机构的参数,以获得与当前系统工作状态相适应的运动特性,然后使断路器动作。
随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展,电力设备越要求小型化、智能化、高可靠性。
(2)智能断路器技术的优点
和传统的断路器相比较,智能断路器有着其自身的优点:
1采用智能断路器技术后,对于非故障性的操作,断路器都可以在较低的速度下断○
开,减少断路器断开时的冲击力和机械磨损,从而提高断路器的使用寿命,在工程
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上达到较好的经济效益和社会效益。
2采用智能断路器技术可以实现有关高压开关设备的检测、保护、控制和通信等智○
能化功能。
3传统的重合闸采用重合闸继电器,正常运行时,重合闸继电器的电容进行充电,○
当发生故障断路器断开后,电容进行瞬间放电从而到达重合目的,当重合于故障时,由于电容未再进行充电,因此重合闸只能进行一次。采用智能断路器技术后有可能改变目前的试探性自动重合闸的工作方式,实现自适应自动重合闸,即做到在短路故障开断后,如故障仍存在则拒绝重合闸,只有当故障消失后才进行重合。采用智能技术后就会避免传统重合闸只能重合一次的弊端。
4实现定相合闸,降低合闸操作过电压,取消合闸电阻,进一步提高可靠性;实现选○
相分闸,控制实际燃弧时间,使断路器起弧时间控制在最有利于燃弧的相位角,不受系统燃弧时差要求限制,从而提高断路器实际开断能力。
随着微机技术、微电子技术、计算机网络和数字通信技术的飞速发展,以及人工智能技术在产品研发和研究领域的应用,能断路器将会从简单的采用微机控制取代传统继电器功能的单一封闭装置,发展到具有完整的理论体系和多学科交叉的电器智能化系统,成为电气工程领域中电力开关设备、电力系统继电保护、工业供配系统及工业控制网络技术新的发展方向。 (3)智能断路器特点
1监测控制回路特点 ○
以微电子、计算机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统,实现断路器的智能化,使其具有按电压波形调节通断角度,精确控制通断过程时间和灭弧室工况。电力电子装置取代传统的机械操动机构,使断路器动作性能大大提高。
二次系统通过有效地监视断路器运行状态,可以动态评估断路器寿命,分析故障遮断能力,实现断路器运行监视,进行寿命周期评估和失效率评估,提高断路器的可用率。主要的监视环节有:统计动作次数。统计断口开断电流值。监视通断线圈电流波形,判断故障。监视灭弧室内绝缘介质的压力、温度及密度等。监视触头通断速度和操动机构状态。
新型微控制器(DSP)的广泛使用,使得上述功能的实现和完善成为可能。
2数据通信回路特点 ○
数字化变电站背景下的断路器智能化使得断路器线圈动作方式发生了根本变
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化。传统断路器动作信号由二次电缆传递至断路器控制箱,而智能化断路器的控制信号依据IEC61850 规约中的GOOSE 通信协议,以通信报文形式通过变电站二次通信光缆传递至断路器的智能控制器,不仅节省大量电缆而且其可靠性和实时性都得到极大提高。
7.1.2 电子式互感器
目前电力系统中广泛应用常规电磁式电流、电压互感器或电容式电压互感器,因系统电压增高,使互感器的绝缘结构复杂、体积增加,造价也随之升高,同时电磁式互感器还有磁饱和、铁磁谐振、动态范围小等缺点,难以满足电力系统应用的发展要求。而新型电子式互感器结构紧凑、体积小、抗电磁干扰、不饱和及易于数字信号传输,能顺应电力工程的发展要求。
新型互感器[17]大致可分为两类:一是电子式互感器;二是光电式互感器。 电子式互感器的传感原理与传统互感器的相同,即应用变压器原理、分压器原理,有的也用霍尔效应。与传统互感器的区别只是它的传感器部分不传送功率而只送信号,再由电子放大后送到负荷,它依靠光导纤维传递光信号,并作为互感器高低压侧之间的绝缘。
光电式电流互感器的原理是:利用材料的慈光效应或光电效应,将电流的变化转换成激光或光波,经过光通道传送到低压侧,再转变成电信号经放大后供仪表和继电器使用。光电式电压互感器是利用材料的泡克耳斯效应,材料在电场作用下,出现双折射作用,两种折射率之差错误!未找到引用源。与电场强度E成正比,通过错误!未找到引用源。波长板和检光板变成强光信号输出。
(1)电子式互感器标准依据
电子式互感器必须在标准规范下进行设计、制造、试验和运行, IEC6004427《电子式电压互感器》、IEC6004428《电子式电流互感器》、IEC61850《变电站网络和系统》等标准的相继颁布,相应国标报批稿也已经定稿,为电子式互感器的推广应用奠定了基础。
(2)电子式互感器与常规互感器的对比
1定义的区别 ○
根据标准描述,电子式互感器是具有模拟量电压或数字量输出,供频率15~100 Hz 的电气测量仪器和继电保护装置使用的电流电压互感器。可见其功能、应用范围和常规互感器完全一致,区别在于输出量,是可供二次设备直接使用的模拟电压信号或
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