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屋頂負(fù)壓風(fēng)機(jī)農(nóng)村10kV電網(wǎng)無功優(yōu)化的考核及應(yīng)用實(shí)例戶外中壓開關(guān)

韓澤文內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟烏蘭浩特農(nóng)電局(137400)

1　概述

我區(qū)農(nóng)村10kV配電網(wǎng)，建設(shè)在20世紀(jì)60～90年月較多，普遍采用年夜樹干、多分支、單項(xiàng)輻射型供電方式。這些電力線路的運(yùn)行特點(diǎn)是：供電半徑長，負(fù)荷率低，無功消耗多，功率因數(shù)低，線路的損失高，結(jié)尾電壓質(zhì)量差。

今朝，農(nóng)網(wǎng)無功抵償均以變電所高壓集中抵償和10kV線路抵償為主，固定抵償占多數(shù)數(shù)，雖然功率因數(shù)得以改善，但降損節(jié)能效果其實(shí)不較著，"重功率因數(shù)，輕線損"的問題比力突出，兩者應(yīng)當(dāng)兼顧。是以，應(yīng)以下降線損為中心方針，憑據(jù)農(nóng)網(wǎng)特點(diǎn)調(diào)整無功的抵償結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)網(wǎng)的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

2　電網(wǎng)無功優(yōu)化的考核

在實(shí)施無功優(yōu)化，進(jìn)行10kV配電線路無功渙散抵償前，首先，制定科學(xué)合理實(shí)用的無功優(yōu)化方案。在實(shí)施優(yōu)化工程前，應(yīng)掌控供電區(qū)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，核實(shí)供電區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)圖。繪制接連12個月及月份典型負(fù)荷代表日的無功負(fù)荷典型圖，并對供電區(qū)內(nèi)的無功負(fù)荷季節(jié)性變化特征，進(jìn)行分析。確認(rèn)供電區(qū)內(nèi)各變壓器的型號及額定容量憑據(jù)無功優(yōu)化原則，制定科學(xué)、有用的無功優(yōu)化方案。

無功優(yōu)化工程可用7項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行考核：

(1)功率因數(shù)、瞬時功率因數(shù)年夜于0.8且不外補(bǔ)，加權(quán)功率因數(shù)年夜于0.9；

(2)無功抵償度在0.5以上；

(3)高、低壓抵償容量比例，對分歧負(fù)荷類型的供電區(qū)進(jìn)行抽測，成效講明，農(nóng)網(wǎng)高、低抵償容量比應(yīng)在1∶2～1∶4范圍內(nèi)；

(4)電容器投運(yùn)率，高壓電容器達(dá)90％，低壓電容器很多于60％；

(5)10kV網(wǎng)損率至少下降0.5％～1.0％；

(6)0.4kV網(wǎng)年均每千乏電容器節(jié)電20kW·h。

(7)工程投資一般可在1～2年內(nèi)全數(shù)收受接管。

3　運(yùn)用實(shí)例

興安盟烏蘭浩特農(nóng)電局，建設(shè)供電區(qū)無功優(yōu)化工程，于1997年7月完成。該局共有10kV配電線路5條出線(居力很變電所的紅旗出線，居力很出線；烏蘭哈達(dá)變電所的北出線，南出線，東出線)總長度270多km。配電變壓器13150kVA/266臺；1997年共投進(jìn)近20萬元，裝設(shè)九組電容器組，總?cè)萘?90kvar。劃分為：紅旗出線一組；居力很出線一組；北出線三組；南線二組；東線二組。都按要求裝在年夜的分支線上或出線線路的2/3處。最年夜的一組為三相電容器，容量為80kvar。

1992-1997年7月份之前沒建設(shè)優(yōu)化工程時，每一年受罰的功率因數(shù)電費(fèi)15～16萬元。最多的月份受罰1.5萬多元，建設(shè)優(yōu)化工程后，1997-2001年，每一年受獎功率因數(shù)電費(fèi)4萬多元，每一年收到效益資金20多萬元，累計現(xiàn)在已收到100萬元的效益，10kV線損率一直穩(wěn)定在9％以下。

4　竣事語

供電區(qū)無功優(yōu)化不僅可以改善農(nóng)村電網(wǎng)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，而且可以使無功負(fù)荷就地平衡。提高農(nóng)村電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。無功優(yōu)化是借助無功抵償裝備，合適我區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)情況，一種較好的抵償方式，改造后的農(nóng)村電網(wǎng)更應(yīng)周全推行，為創(chuàng)一流縣級供電企業(yè)奠基優(yōu)秀的根蒂根基。

無功優(yōu)化工程是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，科學(xué)性較強(qiáng)。經(jīng)由過程進(jìn)一步完善無功治理制度，在改造后的農(nóng)村10kV電網(wǎng)推行各類抵償新技術(shù)、新裝備，相信我區(qū)改造后的農(nóng)村電網(wǎng)無功抵償工作一定能提高到一個新水平，開創(chuàng)全區(qū)農(nóng)電治理的新局面。

摘要：戶外中壓開關(guān)電器主要用于農(nóng)網(wǎng)及城鄉(xiāng)連系部。由于我國農(nóng)網(wǎng)電力約占總電力1/3左右，因而戶外中壓開關(guān)電器用得很多，市場很年夜。我國戶外中壓開關(guān)電器年用量約4萬臺。該文介紹了農(nóng)網(wǎng)特點(diǎn)及各類開關(guān)的特點(diǎn)，并介紹了柱上開關(guān)的成長。關(guān)頭詞：農(nóng)網(wǎng)；柱上開關(guān)；真空；SF6中圖分類號：TM56　　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B　　　文章編號:1003-0867(2006)05-0049-021柱上開關(guān)憑據(jù)農(nóng)網(wǎng)特點(diǎn)，原電力部于1986年制定了農(nóng)村變電所模式方案：堅持“小容量、密布點(diǎn)、短半徑、造價低、平安靠得住、技術(shù)進(jìn)步前輩”的成長標(biāo)的目的。具體有兩種模式方案：第一方案（即近期方案），10kV側(cè)采用柱上SF6或真空斷路器和綜合集控裝配，35kV側(cè)采用油或無油斷路器；第二方案（即遠(yuǎn)期方案），10kV側(cè)采用重合器和分段器；35kV側(cè)采用熔斷器和負(fù)荷隔脫離關(guān)。今朝我國90％以上農(nóng)村變電所處于第一方案，而第二方案有較著增加的趨向。農(nóng)網(wǎng)電壓品級為110kV、35kV、10kV、220/380V。其中110kV用的斷路器或GIS，同城網(wǎng)沒有差異。35kV和10kV級產(chǎn)物獨(dú)具特點(diǎn)，如10kV級產(chǎn)物為柱上式，35kV級斷路器為落地安插。第二方案中35kV級用負(fù)荷隔脫離關(guān) 熔斷器，也可安插在柱上。對于標(biāo)稱電壓為10kV和35kV的電網(wǎng)，使用的高壓開關(guān)的額定電壓（電網(wǎng)最高工作電壓）應(yīng)為12kV和40.5kV。在這兩個品級中，SF6開關(guān)和真空開關(guān)作為兩年夜支柱，取代了原來了多油開關(guān)。其中產(chǎn)物包括斷路器、重合器、分段器和負(fù)荷隔脫離關(guān)。農(nóng)網(wǎng)用的開關(guān)分歧于城網(wǎng)的，它屬于小容量、小型化、戶外式及柱上安裝。由于農(nóng)網(wǎng)用開關(guān)多裝在柱上，故不需建房，可勤儉面積和造價30～40。但由于農(nóng)網(wǎng)用開關(guān)多裝在戶外，是以必需解決好戶外開關(guān)的外盡緣問題。今朝市場上的柱上開關(guān)形式多樣，性能也各不不異。具體可分以下幾類：·按生產(chǎn)國可分為國產(chǎn)和進(jìn)口兩種；·按觸頭滅弧能力可分為斷路器、負(fù)荷開關(guān)；·按滅弧介質(zhì)可分為真空、SF6；·按盡緣介質(zhì)可分為油盡緣、空氣盡緣、SF6盡緣及固體盡緣；·按操念頭構(gòu)可分為電磁操念頭構(gòu)、彈簧操念頭構(gòu)、永磁操念頭構(gòu)；·按產(chǎn)物使用功能可分為斷路器、重合器、分段器、負(fù)荷隔脫離關(guān)；·按出線套管的材質(zhì)可分為瓷套管和硅橡膠套管。2各類開關(guān)的特點(diǎn)2.1國產(chǎn)開關(guān)按國內(nèi)電力工程的使用特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計制造。一般采用彈簧操念頭構(gòu)，可進(jìn)行電動和手動分合閘操作。電流互感器二次電流按5A設(shè)計；可設(shè)多組、多變化，有益于知足繼電庇護(hù)、遠(yuǎn)測、計量的分歧要求。一般開關(guān)自己設(shè)置裝備擺設(shè)刀閘，而且開關(guān)與刀閘之間設(shè)有操作閉鎖。2.2進(jìn)口開關(guān)所有進(jìn)口開關(guān)的配合點(diǎn)是：①電流互感器二次電流按1A設(shè)計。通常是600/1和1000/1兩種選擇。②所有開關(guān)均不配刀閘。③配有專用的操作控制器。控制器的控制、庇護(hù)功能齊全，可選擇性強(qiáng)，有益于上下級的庇護(hù)配合。④采用零表壓下的SF6氣體盡緣，不受外部情況的影響。操念頭構(gòu)制造工藝邃密且年夜多密封在SF6氣體腔內(nèi)，現(xiàn)場免維護(hù)。2.3斷路器、重合器、負(fù)荷開關(guān)、分段器斷路器：具有很強(qiáng)的滅弧能力�？申P(guān)合、切斷故障電流。配備含微機(jī)庇護(hù)的控制器，可實(shí)現(xiàn)對分支線路的庇護(hù)。重合器：開關(guān)本體與斷路器完全不異，區(qū)分在于控制器的功能上，斷路器的控制器功能簡單，僅具有控制線路電流，庇護(hù)現(xiàn)場，其他功能是靠FTU實(shí)現(xiàn)。而重合器的控制器除具有斷路器控制器的所有功能外，還具有自具功能，它具有3次以上的重合閘功能、多種特征曲線、相位判斷功能、與自動化工程的毗連功能等，價格較高。負(fù)荷開關(guān)：可以關(guān)合故障電流，開斷額定負(fù)荷電流，有真空和SF6滅弧兩種型式。其主要作為線路分段開關(guān)。配備智能控制器就成為分段器，造價較低。3戶外柱上開關(guān)的成長3.1增年夜容量農(nóng)網(wǎng)原來用多油斷路器（如DW10型），其容量（短路開斷電流）僅為3.15kA，難以知足農(nóng)網(wǎng)日益增加的容量要求。自從無油化后，采用真空和SF6斷路器，其容量年夜增，形成8kA、12.5kA、16kA、20kA系列，完萬能知足農(nóng)網(wǎng)成長對斷路器的要求。多油斷路器已被淘汰。3.2削減用氣量和排氣量SF6等6種氣體，在1997年《京都議定書》中被列為溫室效應(yīng)氣體，其中CO2影響最年夜，占60％；SF6雖僅占0.1，但具有潛在危險，因一個SF6份子對溫室效應(yīng)的影響為CO2份子的23900倍，且排進(jìn)年夜氣的SF6氣體壽命拿手（約3200年）。鑒于以上情況，農(nóng)網(wǎng)用SF6開關(guān)制造廠都在結(jié)構(gòu)設(shè)計和密封上下功夫，以削減用氣量和排氣量。如40.5kVSF6斷路器，由原設(shè)計的罐式結(jié)構(gòu)改成支柱式結(jié)構(gòu)，只用SF6滅弧而用瓷柱對地盡緣，年夜年夜削減了用氣量。IEC尺度劃定SF6氣體年漏氣量為1％，而今朝許多廠改良密封結(jié)構(gòu)、密封材料和削減密封長度，做到年漏氣量小于0.5。在12kV，戶外真空斷路器有了很年夜成長，它用真空滅弧室滅弧，僅用少許SF6氣體作盡緣，或完全不用SF6而用固體盡緣或用干燥空氣盡緣。3.3操念頭構(gòu)多元化電磁操念頭構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單，使用簡潔，工作靠得住，制造成本低。螺管電磁鐵的出力特征容易知足真空斷路器反力特征的要求，還可手動分閘。其錯誤謬誤是合閘線圈消耗的功率太年夜，要求配用昂貴的蓄電池，加上結(jié)構(gòu)粗笨，動作時間較長。經(jīng)常使用的機(jī)構(gòu)有CD10、CD17和CD19型。永磁操念頭構(gòu)。永磁操念頭構(gòu)是一種新概念的操念頭構(gòu)。它有單穩(wěn)定和雙穩(wěn)態(tài)之分，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)狀態(tài)靠永久磁鐵的磁力連結(jié)，機(jī)械傳動部件很是少。機(jī)構(gòu)密封水平較高。它由電磁操動，永磁連結(jié)和電子控制三部門組成。對于戶外斷路器和重合器來說，由于產(chǎn)物安裝在柱上，不容易檢修，而且戶外情況條件惡劣，彈簧機(jī)構(gòu)在持久運(yùn)行中因潤滑脂失效、零部件生銹、動作不靈活，而永磁機(jī)構(gòu)體積小，可密封在箱體內(nèi)，免受惡劣情況的影響，同時重合器要求頻仍操作，永磁機(jī)構(gòu)以其儲能快且壽命長，正好順應(yīng)重合器的操作要求。是以對柱上開關(guān)，國外年夜多采用永磁機(jī)構(gòu)，例如，Whipp&Bourne、ABB和Siemens等公司的柱上產(chǎn)物都配用了永磁機(jī)構(gòu)。今朝永磁機(jī)構(gòu)價格貴。永磁機(jī)構(gòu)將彈簧機(jī)構(gòu)的機(jī)械問題釀成電問題，如電容器的壽命問題、永久磁鐵的連結(jié)力問題及電子器件的靠得住性等問題，對制造提出了高要求，且需要承受運(yùn)行考驗(yàn)，取得運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。彈簧操念頭構(gòu)。在我國，戶外柱上開關(guān)配彈簧機(jī)構(gòu)占多數(shù)。彈簧操念頭構(gòu)的制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐碩，可修可調(diào)，且價格比永磁機(jī)構(gòu)廉價。其優(yōu)點(diǎn)是不需要年夜功率直流電源，電念頭功率小，交直流兩用。其錯誤謬誤是結(jié)構(gòu)比力復(fù)雜，零件數(shù)多，且要求加工精度高，制造工藝復(fù)雜。今朝用得多的彈簧機(jī)構(gòu)為CT17型和CT19型兩種機(jī)構(gòu)基底細(xì)同，前者為直推式輸出，后者為轉(zhuǎn)動式輸出。進(jìn)口彈簧操念頭構(gòu)今朝以三角板式操念頭構(gòu)為代表。結(jié)構(gòu)簡單零部件少，整個機(jī)構(gòu)密封在SF6腔體內(nèi)，故障幾率極低。其功能不單能知足電動操作，還可以手動分、合閘操作，即使是控制器故障也能盡快手動恢復(fù)送電。3.4滅弧原理精彩紛呈農(nóng)網(wǎng)用SF6開關(guān)的滅弧不僅有壓氣式，還有旋弧式及旋弧 熱膨脹夾雜式�？偟内呄蚴窍蚝髢煞N自能式成長。自能式最年夜優(yōu)勢是不用操念頭構(gòu)提供滅弧壓力，相比壓氣式年夜年夜削減了操作功，從而簡化了操念頭構(gòu)。例如，在戶外用量年夜的LW3-12型SF6斷路器就采用進(jìn)步前輩的旋弧式滅弧原理，該產(chǎn)物問世已20多年，但使用一直經(jīng)久不衰。又如LW8-40.5型SF6斷路器，在原先壓氣的根蒂根基上改良噴口結(jié)構(gòu)，哄騙電弧梗塞效應(yīng)提高滅弧能力，使之開斷電流從31.5kA提高到40kA。再如國內(nèi)又開發(fā)出LW8-40.5A型SF6斷路器，采用壓氣 自能滅弧原理，而LW8-40.5B型產(chǎn)物采用旋弧滅弧原理。ABB公司的OHB型戶外SF6斷路器也采用自能 壓氣滅弧原理，其中自能占70％，壓氣占30％。3.5平安庇護(hù)加倍完善SF6開關(guān)平安運(yùn)行受兩個身分影響最年夜：一是SF6氣體泄漏。一旦泄漏到不準(zhǔn)可的水平，則開關(guān)就會失靈，為此制造廠家給開關(guān)安裝了密度繼電器，對SF6氣體壓力進(jìn)行監(jiān)控。其上設(shè)置三個壓力值：設(shè)計壓力（額定壓力）、報警壓力和最低功能壓力。當(dāng)?shù)竭_(dá)最低功能壓力時，開關(guān)即閉鎖；二是爆炸。一旦開關(guān)泛起故障（如內(nèi)部故障電弧），壯大的電弧能量會使SF6氣體壓力急劇上升，當(dāng)殼體承受不了時，就會發(fā)生爆炸，危及周圍裝備和人身平安。為此制造廠家在開關(guān)殼體上設(shè)置防爆膜盒。防爆膜盒耐受的壓力低于殼體的耐受壓力，當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障電弧時，防爆膜盒先爆破，將高壓力從平安標(biāo)的目的釋放出往。3.6農(nóng)網(wǎng)開關(guān)智能化配網(wǎng)自動化以故障自動診斷、故障區(qū)域自動隔離、非故障區(qū)自動恢復(fù)送電為目的。開關(guān)的選型也要以此為依據(jù)，重合器和分段器可以使饋線自動化。農(nóng)網(wǎng)自動化中，必需具有故障識別和恢復(fù)供電功能，要做到這點(diǎn)，必需采用智能化開關(guān)電器。重合用具有屢次重合功能，能有用地破除姑且故障，且自帶控制和操作電源（如高效鋰電池），操作不受外界繼電器控制而由微處置器控制。分段器由切負(fù)荷滅弧室和隔離閘刀組成，具有記憶和識別功能，能隔離永久性故障線段，恢復(fù)供電。重合器和分段器一般裝在柱上，簡化了傳統(tǒng)變電所的接線方式，取消了控制室、高壓配電室、繼保盤、電源柜、高壓開關(guān)柜等裝備，省往了年夜量建設(shè)投資，節(jié)省占地面積1/3，年夜年夜縮短了施工周期。重合器和分段器配合，實(shí)現(xiàn)識別故障與恢復(fù)供電功能有多種方案。其中主要有電流—時間方案（簡稱電流法）和電壓—時間方案（簡稱電壓法）。這兩種方案不依賴信道建設(shè)，除適合中小城網(wǎng)外，尤其適合農(nóng)網(wǎng)現(xiàn)狀。它不僅能夠最年夜限度地避免瞬時性故障停電，提高農(nóng)網(wǎng)供電靠得住性，而且最年夜限度地縮小了永久性故障的停電范圍。參考文獻(xiàn)[1]李建基.高壓開關(guān)裝備實(shí)用技術(shù).北京:中國電力出書社,2005[2]沙聲強(qiáng).縣級配網(wǎng)自動化工程柱上開關(guān)的特征與選型.今日電氣,2004,(4),22～23.

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