DS5型无功自动补偿装置安全可靠性分析工学论文
摘要：由于电力系统中的无功功率占用了供配电设备的容量，增大了线路的损耗，造成电网电压下降，功率因数降低，严重影响电能质量和电网的经济运行，从电力用户的角度来看，无功功率不能就地平衡，直观表现为功率因数偏低，产生的无功冲击引起电网压降。电压波动与闪变；产生的高次谐波使电网电压畸变，从而引起保护装置误动、电容器过负荷过电压，电器设备损耗增大、发热、绝缘易老化等一系列不良影响。因此安装并运行无功自动补偿装置势在必行，但无功自动补偿装置由于本身也是容性电气设备，其自身运行时的保护及安全可靠性又相当重要。
关键词：无功自动补偿；电网质量；保护；安全
一、引言
6KV无功自动补偿装置不同于输配电网上的其他设备，区别之一因补偿装置跟踪负荷的变化，电容器投切开关频繁动作，对开关的电气性能和机械性能都有特殊的要求，二是电容器是高场强的高压设备容易发生击穿故障，一旦发生击穿故障有可能引起电容器爆炸着火。近年来提高6KV无功自动补偿装置运行的可靠性、安全性，杜绝爆炸着火事故的发生一直是一个棘手的问题，本文针对DS5型无功自动补偿装置的工作原理及电容器的补偿特性，分析了无功自动补偿装置运行中的安全可靠性。
二、保护原理分析
在设备安全运行上如何及时发现电容器的早期故障，发现故障后尽快的把故障电容器切掉，是保证高压无功补偿设备安全运行、避免爆炸事故发生的根本条件。而电容器早期故障的发现，用常规的电流保护不容易解决，原因是单只高压电力电容器内部是多个小单元电容器串联而成，额定电压就分配在几个单元电容器上，电容器损坏时，首先是内部一个单元电容发生击穿损坏，这时电流增大很小，用常规的电流保护不会动作。但是一个单元电容发生击穿损坏后剩下的单元电容运行电压升高，如果电容器此时继续运行很快就会出现第二个单元电容击穿损坏现象，剩下的单元电容运行电压又被提高，此时电容器有可能已经出现鼓肚，重者出现鼓裂、漏油，这样继续运行下去，很可能造成这只电容器由鼓肚、鼓裂、漏油到爆炸起火。
三、DS5型无功自动补偿装置保护分析
DS5型无功自动补偿装置除了有电容器通用的保护单元外，例如：支路电容器过流保护、支路开口零序电压保护、抑制涌流保护、瞬时过压保护、系统异常保护，DS5型无功自动补偿装置还设计有故障和事故两种保护。故障保护能及时发现电容器的早期击穿故障，避免由故障发展到事故状态。事故保护能避免事故扩大向上一级蔓延。故障保护设计有三个保护层面，第一层电压不平衡保护，第二层1段过流保护，第三层2段过流保护。电容器内部某个小单元电容发生击穿短路时，电流虽然变化很小但零序电压变化却很明显。每组电容器的零序电压是由并联在每相电容器上的PT构成开口三角检出的，不受任何外界及电源不平衡的影响，只有电容器三相容量发生不平衡时才会出现，所以这种保护能准确及时的发现电容器的早期故障，尽快的把故障电容器切除掉，避免爆炸事故的发生。1段过流保护和2段过流保护过电流的整定值整定在额定电流的1.25-1.45倍，并与时间值配合使故障保护更加可靠，保证设备安全运行，使电容器有故障时不会发生爆炸着火事故。
四、装置可靠性分析
6KV无功自动补偿装置运行的可靠性主要是基于开关的可靠性，投切电容器开关和普通负载的开关有很大区别，投电容时开关触头要承载的电流是额定电流的几倍或几十甚至是几百倍，切电容时开关触头承载的电压是额定电压的两倍以上，频繁分合动作，投切开关每天分台几次甚至几十次。DS5型6KV无功自动补偿装置采用了电容器投切专用真空开关，此时开关采用真空断路器灭弧室，触头压力大，可以承受合闸涌流的冲击，减小触头烧损，开关触头间隙大，可以承受分闸时的过电压避免重燃，特制操作机构，适合频繁操作。
五、运行前景
DS5型无功自动补偿装置是一种采用电力电子器件作为容性触电开关对电力电容器实行快速无涌流投入或切除进而实现对电网所需无功进行快速补偿的装置，该装置与传统的无功功率静态补偿装置相比具有明显的优点(如无涌流、无噪声、跟踪时间快等)，且能显著提高功率因数，并且其自身的保护性强，安全可靠，对电力部门来讲，可以提高发配电设备的供电能力使得设备能充分利用；减少输、变、配电设各的电流，降低电能在输送过程中的损失，降低电力系统的电压损失，减少电压波动，改善电能质量。
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