高压电容器补偿装置存在问题及改进策略

2023-04-15桂林电力电容器有限责任公司广西桂林市541004孙丽琨

石河子科技 2023年1期

（桂林电力电容器有限责任公司，广西桂林市，541004）孙丽琨

在现代化工业建设过程中，交流电动机运行过程中的耗电量占据了工业生产总用电量的80%左右，大量电动机投入使用，必然会消耗大量感性无功，而并联电容器补偿装置的使用则能够将可调节的容性无功提供给电网，以此来起到提升电压、降低损耗的作用，因此，并联电容器补偿装置在诸多工厂中得到了广泛使用。但是这一装置在应用时，仍存在诸多问题急需解决。本文对高压并联电容器补偿装置中存在的问题展开分析，并将提出的改进策略予以实践，取得了良好的应用效果。

1 高压并联电容器补偿装置存在的问题

1.1 过电压跳闸

某厂应用的国产高压电容器补偿装置在使用过程中常出现过电压动作。根据厂家提供的信息可知，该厂使用的高压母线电压为6 200V，且高压电容器补偿装置应用的是DJ121型号的电压继电器进行过电压保护，整定值为110V，时间为240s。因此DJ121这一型号的电压继电器返回系数为0.8，在高压电容器补偿装置正常使用情况下其受到的加压约为102～104V之间[1]。因该厂所采用的断路器为真空断路器，非常容易受到人为操作以及电网异常的影响而出现短暂过电压，也就是单次电压大于6 600V，此时电压继电器启动，而当电网电压恢复至正常水平时，电压继电器无法正常返回，从而出现过电压动作。

1.2 速断动作

该厂所应用的国产高压并联电容器补偿装置中还伴随着无时限速断动作，且工作人员对高压并联电容器补偿装置进行全面检查后，并未发现设备故障问题。高压并联电容器补偿装置的电流保护功能主要是由熔断器的应用以及无时限速断动作所构成的。通常情况下，无时限速断保护的整定值为2～2.5倍额定电流之间，但高压并联电容器补偿装置运行的过程中，可能会受到网络参数变化出现瞬间涌流，而当高压并联电容器实际电流大于设定的保护电流数值时，就会引发高压并联电容器出现无时限速断保护动作，且并联电容器停止运行[2]。

1.3 谐振

高压配电室的无功率因数表仅有功率表、电压表、电流表几种，且功率因数的测定与计算的权限仅属于维护工作者，但维护人员却可能无法及时发现网络参数的变化。因这一高压配电室的建设属于无人值班配电室，高压电容器补偿装置的补偿操作主要是建立在高压电动机运行状态的基础上实现的，通过操作人员手动投入集中补偿本段高压电动机感性无功。因为在实际运行过程中经常出现在未通知电气值班人员的情况下切换高压电动机这一问题，所以非常容易引发网络参数的变化，进而出现电网谐振。

2 高压并联电容器补偿装置的改进策略

该厂的大部分并联电容器使用时间并不长，且投入使用后大多时间处于闲置状态，各个国产高压配电室进线等的功率因数约为0.70～0.87左右。

2.1 过电压误动改进方案

在高压并联电容器经过多次过电压动作之后，对致使其出现这一动作的原因进行了分析，并在实际考察中发现这一高压并联电容器补偿装置的电容器额定电压为6.3kV，根据电流保护整定规范将其过电压保护的额定值调整为额定电压6 600V的1.1倍，也就是115V，并将时间调整为1min后[3]。研究表明，在对其进行调整后，这一装置在接下来的2年使用时间内未出现过电压动作。在此基础上，为了保障电容器能够在今后的使用过程中安全可靠的运行，在对高压并联电容器二次回路进行后续改造的过程中，使用了返回系数超过0.95的GR过电压继电器，保护定值设定为110V，时间为1min。电压继电器的返回系数就能够保障电网在过压后重新恢复正常电压时，电压继电器能够正常返回。

2.2 速断误动改进方案

针对高压并联电容器补偿装置出现无时限速断保护动作这一问题，可将当前使用电流保护继电器更换为SAPJ140C电流综合保护继电器（ABB公司生产），因其具有两段式的电流保护功能，能够达到带时限速断保护以及过流保护的效果。速断电流的整定值设定为2～25倍的额定电流，时间为0.15s[4]。过流保护的值设定为1.3倍额定电流，时间为0.5s，在起到电流保护作用的同时解决速断动作的问题。

2.3 抑制谐振改进方案

原本的国产高压配电室中并未加装功率因数表，结合对旧盘安装功率因数表无位置和开孔困难等因素的综合考虑，所以在对配电室进行改造的过程中，将功率表更换为功率因数表。帮助巡检工作者借助功率因数来准确判断电容器是否正常投入使用以及网络参数稳定与否。因高压配电室属于无人值班配电室，但是高压并联电容器补偿装置的使用却需要手动投入，且这一装置的投入还会引起网络参数的改变，出现谐振。

3 高压电容器补偿装置改进方案应用实例

以该厂第一循环水场高压配电室来举例，高压6kV配电室6kV为单母线分段，各段安装3台1000kW的高压循环水泵电动机以及540kvar的高压并联电容器[5]。在实际运行过程中对每台高压循环水泵电动机的运行参数进行测量确定，参数指标如下：运行电压6150V、运行电流99A、运行功率927kW，运行无功为530kvar。而在第一循环水厂高压配电室的生产工艺下来说，若手动投入高压并联电容器，就会对配电室本段母线网络参数的稳定性造成影响。因此，只有在本段的两台高压电动机开机时，将高压并联电容器投入，才能保障本段的母线网络参数达到相关标准。因此在本段任意两台高压电动机不处于运行状态时，就要将高压并联电容器及时退出。实践结果显示，在高压电动机运行状态稳定的条件下，高压并联电容器在运行过程中会因保护动作而退出运行，且不会自动恢复运行。将第一循环的高压并联电容器自动投入运行时本段两台高压电动机运行功率因素提升至0.94，在三台高压电动机同步运行的状态下，其功率因数约为0.904。