淺談變電站無功補償設(shè)備的運行維護(hù)

謝浩南

摘 要：當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率未能滿足供應(yīng)需求時，變電設(shè)備就難以使無功功率得到保障，從而難以提供自身正常工作時必要的電磁場，最終，變電設(shè)備不能按照額定條件繼續(xù)工作，引發(fā)故障問題?；诖?，主要將變電站無功補償概念作為闡述視角，提出變電站無功補償設(shè)備的運維策略，以供業(yè)界人士參考。

關(guān)鍵詞：變電站；無功補償；無功功率；運維策略

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0067-02

電力系統(tǒng)的無功功率運行狀態(tài)需要電壓與流轉(zhuǎn)電流間形成90°角的相位差，從而才能使電能轉(zhuǎn)化為其他的輸出形式。但是，無功功率進(jìn)行長距離輸送會使總的有功功率損耗增大，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)全網(wǎng)的運行效益，并增大電網(wǎng)安全運行隱患。因此，對電力系統(tǒng)無功功率進(jìn)行就地補償是十分必要的。基于此，強化變電站無功補償設(shè)備的運維管理策略意義重大，值得供電企業(yè)予以高度重視。

1 無功補償概念表述

1.1 無功補償

無功補償強調(diào)的是，通過在負(fù)荷端安裝無功電源提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少無功功率在電力系統(tǒng)中的流動，降低因輸送無功功率造成的電能損耗，進(jìn)而實現(xiàn)可觀的社會效益。比如，通過設(shè)置電容、同步或異步電動機、調(diào)相機等來提高電網(wǎng)安全運行水平。通俗的講，無功補償?shù)脑頌椋涸谕ㄟ^電感或電容產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電路中，電感磁場或電容電場在同一時間段內(nèi)從電源吸收而來的電能，與另一周期內(nèi)的電源返回電量相等。此時，電能在一來一往的過程中，其平均功率等于零，即能量消耗為零。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率被稱為“無功功率”。

1.2 無功補償?shù)呐渲迷瓌t

無功補償?shù)呐渲迷瓌t為：①以節(jié)約電能作為首要配置原則和實施基礎(chǔ)；②電力系統(tǒng)和各級用戶都應(yīng)提高功率因素，依據(jù)無功功率來分層、分區(qū)，便于調(diào)整電壓，并借助無功補償設(shè)施和調(diào)壓設(shè)備。常規(guī)而言，無功補償?shù)闹饕绞接凶冸娧a償、配網(wǎng)補償、追蹤補償和隨機補償?shù)取?/p>

2 變電站無功補償設(shè)備運維策略研究

2.1 需嚴(yán)格監(jiān)測電流、電壓和溫度

在能夠有效保障變電設(shè)備運行效益最大化的前提下，應(yīng)通過監(jiān)控系統(tǒng)對電容器運作的電壓條件、電流穩(wěn)定狀況和溫度條件進(jìn)行監(jiān)控。通常，在額定電壓下，周圍感應(yīng)電動勢較強，電場強度大，一旦電壓超脫設(shè)備正常運行的額定電壓值，就可能出現(xiàn)一些故障問題。因此，對于電容器的選擇要著重考慮其是否滿足額定電壓的工作要求，同時，其電容型號應(yīng)與系統(tǒng)工作的電壓曲線相符。此外，還要盡量將電容差值相對較小的電容串聯(lián)在同一組中，從而保障電容器的電壓值能夠在額定范圍內(nèi)。如果電壓值異常，可結(jié)合電壓曲線圖進(jìn)行分析，一旦超越其最大上限，則需要及時退出電容。對于經(jīng)過電容的電流值，國家規(guī)定其為額定電流的1.3倍，而三相電電流也要控制其流經(jīng)電流差在此1.3倍的5%基數(shù)內(nèi)運行。也就是說，電容器雖然有負(fù)荷運行標(biāo)準(zhǔn)，但超負(fù)運行狀態(tài)居多，因而電容器絕緣介質(zhì)通常在電場強度較高的條件下完成自身運行作業(yè)，其連續(xù)負(fù)荷運行時務(wù)必要及時監(jiān)測其內(nèi)部溫度和電流情況。一般情況下，絕緣介質(zhì)內(nèi)部溫度需要控制在65 ℃以下，并避免長期連續(xù)運行。

2.2 重視諧波和繼電保護(hù)

當(dāng)無功功率設(shè)備補償投產(chǎn)運行后，諧波電流經(jīng)過電容器予以直接補償后往往會導(dǎo)致其自身諧波過大，進(jìn)而引起電容器本身、繼電器、開關(guān)等電器元件發(fā)生故障。此外，變電站諧波也與并聯(lián)電容的運作情況有關(guān)，即電容器在使諧波電流增大時，除引起常規(guī)電器元件損壞外，還可能引發(fā)嚴(yán)重的諧振現(xiàn)象，從而大幅降低設(shè)備的使用年限，出現(xiàn)箱殼隆鼓、內(nèi)部熔煉等現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)火災(zāi)等重大事故。因此，為確保變電站供電、用戶用電安全，實現(xiàn)持續(xù)化、效益化可靠用電，在變電站無功補償設(shè)備運作時，應(yīng)加強對諧波的密切關(guān)注，定期檢查設(shè)備各類元件是否處于健康運行狀態(tài)，通過檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，并有針對性地采取解決措施。

2.3 健全無功設(shè)備運行、維護(hù)的規(guī)章制度

變電站應(yīng)針對無功補償設(shè)備制訂相關(guān)的運行、維護(hù)規(guī)章制度，并確保該規(guī)章制度能夠滿足實際運行的工作需求。此外，變電站值班巡維人員應(yīng)全面、徹底地對電容器組進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)箱殼膨鼓，立即停運。定期或不定期地組織巡維人員對設(shè)備外殼、支架等進(jìn)行清理，同時，應(yīng)確保支架牢固并無異常變形，并確保支柱絕緣介質(zhì)無腐蝕。一旦發(fā)現(xiàn)電容器組中各元器件接頭不牢靠，應(yīng)按照無功補償設(shè)備機制中相關(guān)規(guī)范內(nèi)容進(jìn)行處理。電容器組在運行期間，一旦發(fā)生開關(guān)跳閘報警狀況，應(yīng)盡可能縮小故障原因范疇，待查明原因后，及時進(jìn)行處理。故障處理后，及時記錄有關(guān)巡維日志。需要注意的是，將電容器組逐個進(jìn)行多次放電后，才能進(jìn)行相關(guān)運維工作。

2.4 無功設(shè)備運行、維護(hù)的開展要規(guī)范

在組織運行、維護(hù)的巡視活動時，應(yīng)針對電容器組設(shè)備設(shè)立常規(guī)巡視和特殊巡視管理機制。

2.4.1 常規(guī)巡視

在進(jìn)行常規(guī)巡視時，應(yīng)根據(jù)常規(guī)巡視周期對無功設(shè)備進(jìn)行巡視，并且在夜間要加強巡維活動。常規(guī)巡視內(nèi)容為：檢查電容器自身、端接頭、放電線圈、支架、外殼等部分，并重點檢查設(shè)備是否有異常聲響；在夜間巡視時，則需要對絕緣子及套管等進(jìn)行巡查，以檢查其是否有放電、污閃等現(xiàn)象。

2.4.2 特殊巡視

對于特殊巡視，應(yīng)著重巡視以下幾方面：①加強溫度監(jiān)測，確保溫度滿足電容器設(shè)備運行需求；②遇到特殊天氣，比如雷雨、大霧等時，應(yīng)加強檢查放電器的運行情況；③在檢查接地系統(tǒng)時，要重點檢查諧波有無出現(xiàn)異常；④在法定節(jié)假日應(yīng)按照上級指令增加巡維次數(shù)。

摘 要：當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率未能滿足供應(yīng)需求時，變電設(shè)備就難以使無功功率得到保障，從而難以提供自身正常工作時必要的電磁場，最終，變電設(shè)備不能按照額定條件繼續(xù)工作，引發(fā)故障問題。基于此，主要將變電站無功補償概念作為闡述視角，提出變電站無功補償設(shè)備的運維策略，以供業(yè)界人士參考。

關(guān)鍵詞：變電站；無功補償；無功功率；運維策略

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0067-02

電力系統(tǒng)的無功功率運行狀態(tài)需要電壓與流轉(zhuǎn)電流間形成90°角的相位差，從而才能使電能轉(zhuǎn)化為其他的輸出形式。但是，無功功率進(jìn)行長距離輸送會使總的有功功率損耗增大，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)全網(wǎng)的運行效益，并增大電網(wǎng)安全運行隱患。因此，對電力系統(tǒng)無功功率進(jìn)行就地補償是十分必要的?；诖耍瑥娀冸娬緹o功補償設(shè)備的運維管理策略意義重大，值得供電企業(yè)予以高度重視。

1 無功補償概念表述

1.1 無功補償

無功補償強調(diào)的是，通過在負(fù)荷端安裝無功電源提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少無功功率在電力系統(tǒng)中的流動，降低因輸送無功功率造成的電能損耗，進(jìn)而實現(xiàn)可觀的社會效益。比如，通過設(shè)置電容、同步或異步電動機、調(diào)相機等來提高電網(wǎng)安全運行水平。通俗的講，無功補償?shù)脑頌椋涸谕ㄟ^電感或電容產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電路中，電感磁場或電容電場在同一時間段內(nèi)從電源吸收而來的電能，與另一周期內(nèi)的電源返回電量相等。此時，電能在一來一往的過程中，其平均功率等于零，即能量消耗為零。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率被稱為“無功功率”。

1.2 無功補償?shù)呐渲迷瓌t

無功補償?shù)呐渲迷瓌t為：①以節(jié)約電能作為首要配置原則和實施基礎(chǔ)；②電力系統(tǒng)和各級用戶都應(yīng)提高功率因素，依據(jù)無功功率來分層、分區(qū)，便于調(diào)整電壓，并借助無功補償設(shè)施和調(diào)壓設(shè)備。常規(guī)而言，無功補償?shù)闹饕绞接凶冸娧a償、配網(wǎng)補償、追蹤補償和隨機補償?shù)取?/p>

2 變電站無功補償設(shè)備運維策略研究

2.1 需嚴(yán)格監(jiān)測電流、電壓和溫度

在能夠有效保障變電設(shè)備運行效益最大化的前提下，應(yīng)通過監(jiān)控系統(tǒng)對電容器運作的電壓條件、電流穩(wěn)定狀況和溫度條件進(jìn)行監(jiān)控。通常，在額定電壓下，周圍感應(yīng)電動勢較強，電場強度大，一旦電壓超脫設(shè)備正常運行的額定電壓值，就可能出現(xiàn)一些故障問題。因此，對于電容器的選擇要著重考慮其是否滿足額定電壓的工作要求，同時，其電容型號應(yīng)與系統(tǒng)工作的電壓曲線相符。此外，還要盡量將電容差值相對較小的電容串聯(lián)在同一組中，從而保障電容器的電壓值能夠在額定范圍內(nèi)。如果電壓值異常，可結(jié)合電壓曲線圖進(jìn)行分析，一旦超越其最大上限，則需要及時退出電容。對于經(jīng)過電容的電流值，國家規(guī)定其為額定電流的1.3倍，而三相電電流也要控制其流經(jīng)電流差在此1.3倍的5%基數(shù)內(nèi)運行。也就是說，電容器雖然有負(fù)荷運行標(biāo)準(zhǔn)，但超負(fù)運行狀態(tài)居多，因而電容器絕緣介質(zhì)通常在電場強度較高的條件下完成自身運行作業(yè)，其連續(xù)負(fù)荷運行時務(wù)必要及時監(jiān)測其內(nèi)部溫度和電流情況。一般情況下，絕緣介質(zhì)內(nèi)部溫度需要控制在65 ℃以下，并避免長期連續(xù)運行。

2.2 重視諧波和繼電保護(hù)

當(dāng)無功功率設(shè)備補償投產(chǎn)運行后，諧波電流經(jīng)過電容器予以直接補償后往往會導(dǎo)致其自身諧波過大，進(jìn)而引起電容器本身、繼電器、開關(guān)等電器元件發(fā)生故障。此外，變電站諧波也與并聯(lián)電容的運作情況有關(guān)，即電容器在使諧波電流增大時，除引起常規(guī)電器元件損壞外，還可能引發(fā)嚴(yán)重的諧振現(xiàn)象，從而大幅降低設(shè)備的使用年限，出現(xiàn)箱殼隆鼓、內(nèi)部熔煉等現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)火災(zāi)等重大事故。因此，為確保變電站供電、用戶用電安全，實現(xiàn)持續(xù)化、效益化可靠用電，在變電站無功補償設(shè)備運作時，應(yīng)加強對諧波的密切關(guān)注，定期檢查設(shè)備各類元件是否處于健康運行狀態(tài)，通過檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，并有針對性地采取解決措施。

2.3 健全無功設(shè)備運行、維護(hù)的規(guī)章制度

變電站應(yīng)針對無功補償設(shè)備制訂相關(guān)的運行、維護(hù)規(guī)章制度，并確保該規(guī)章制度能夠滿足實際運行的工作需求。此外，變電站值班巡維人員應(yīng)全面、徹底地對電容器組進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)箱殼膨鼓，立即停運。定期或不定期地組織巡維人員對設(shè)備外殼、支架等進(jìn)行清理，同時，應(yīng)確保支架牢固并無異常變形，并確保支柱絕緣介質(zhì)無腐蝕。一旦發(fā)現(xiàn)電容器組中各元器件接頭不牢靠，應(yīng)按照無功補償設(shè)備機制中相關(guān)規(guī)范內(nèi)容進(jìn)行處理。電容器組在運行期間，一旦發(fā)生開關(guān)跳閘報警狀況，應(yīng)盡可能縮小故障原因范疇，待查明原因后，及時進(jìn)行處理。故障處理后，及時記錄有關(guān)巡維日志。需要注意的是，將電容器組逐個進(jìn)行多次放電后，才能進(jìn)行相關(guān)運維工作。

2.4 無功設(shè)備運行、維護(hù)的開展要規(guī)范

在組織運行、維護(hù)的巡視活動時，應(yīng)針對電容器組設(shè)備設(shè)立常規(guī)巡視和特殊巡視管理機制。

2.4.1 常規(guī)巡視

在進(jìn)行常規(guī)巡視時，應(yīng)根據(jù)常規(guī)巡視周期對無功設(shè)備進(jìn)行巡視，并且在夜間要加強巡維活動。常規(guī)巡視內(nèi)容為：檢查電容器自身、端接頭、放電線圈、支架、外殼等部分，并重點檢查設(shè)備是否有異常聲響；在夜間巡視時，則需要對絕緣子及套管等進(jìn)行巡查，以檢查其是否有放電、污閃等現(xiàn)象。

2.4.2 特殊巡視

對于特殊巡視，應(yīng)著重巡視以下幾方面：①加強溫度監(jiān)測，確保溫度滿足電容器設(shè)備運行需求；②遇到特殊天氣，比如雷雨、大霧等時，應(yīng)加強檢查放電器的運行情況；③在檢查接地系統(tǒng)時，要重點檢查諧波有無出現(xiàn)異常；④在法定節(jié)假日應(yīng)按照上級指令增加巡維次數(shù)。

摘 要：當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率未能滿足供應(yīng)需求時，變電設(shè)備就難以使無功功率得到保障，從而難以提供自身正常工作時必要的電磁場，最終，變電設(shè)備不能按照額定條件繼續(xù)工作，引發(fā)故障問題?；诖?，主要將變電站無功補償概念作為闡述視角，提出變電站無功補償設(shè)備的運維策略，以供業(yè)界人士參考。

關(guān)鍵詞：變電站；無功補償；無功功率；運維策略

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0067-02

電力系統(tǒng)的無功功率運行狀態(tài)需要電壓與流轉(zhuǎn)電流間形成90°角的相位差，從而才能使電能轉(zhuǎn)化為其他的輸出形式。但是，無功功率進(jìn)行長距離輸送會使總的有功功率損耗增大，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)全網(wǎng)的運行效益，并增大電網(wǎng)安全運行隱患。因此，對電力系統(tǒng)無功功率進(jìn)行就地補償是十分必要的。基于此，強化變電站無功補償設(shè)備的運維管理策略意義重大，值得供電企業(yè)予以高度重視。

1 無功補償概念表述

1.1 無功補償

無功補償強調(diào)的是，通過在負(fù)荷端安裝無功電源提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少無功功率在電力系統(tǒng)中的流動，降低因輸送無功功率造成的電能損耗，進(jìn)而實現(xiàn)可觀的社會效益。比如，通過設(shè)置電容、同步或異步電動機、調(diào)相機等來提高電網(wǎng)安全運行水平。通俗的講，無功補償?shù)脑頌椋涸谕ㄟ^電感或電容產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電路中，電感磁場或電容電場在同一時間段內(nèi)從電源吸收而來的電能，與另一周期內(nèi)的電源返回電量相等。此時，電能在一來一往的過程中，其平均功率等于零，即能量消耗為零。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率被稱為“無功功率”。

1.2 無功補償?shù)呐渲迷瓌t

無功補償?shù)呐渲迷瓌t為：①以節(jié)約電能作為首要配置原則和實施基礎(chǔ)；②電力系統(tǒng)和各級用戶都應(yīng)提高功率因素，依據(jù)無功功率來分層、分區(qū)，便于調(diào)整電壓，并借助無功補償設(shè)施和調(diào)壓設(shè)備。常規(guī)而言，無功補償?shù)闹饕绞接凶冸娧a償、配網(wǎng)補償、追蹤補償和隨機補償?shù)取?/p>

2 變電站無功補償設(shè)備運維策略研究

2.1 需嚴(yán)格監(jiān)測電流、電壓和溫度

在能夠有效保障變電設(shè)備運行效益最大化的前提下，應(yīng)通過監(jiān)控系統(tǒng)對電容器運作的電壓條件、電流穩(wěn)定狀況和溫度條件進(jìn)行監(jiān)控。通常，在額定電壓下，周圍感應(yīng)電動勢較強，電場強度大，一旦電壓超脫設(shè)備正常運行的額定電壓值，就可能出現(xiàn)一些故障問題。因此，對于電容器的選擇要著重考慮其是否滿足額定電壓的工作要求，同時，其電容型號應(yīng)與系統(tǒng)工作的電壓曲線相符。此外，還要盡量將電容差值相對較小的電容串聯(lián)在同一組中，從而保障電容器的電壓值能夠在額定范圍內(nèi)。如果電壓值異常，可結(jié)合電壓曲線圖進(jìn)行分析，一旦超越其最大上限，則需要及時退出電容。對于經(jīng)過電容的電流值，國家規(guī)定其為額定電流的1.3倍，而三相電電流也要控制其流經(jīng)電流差在此1.3倍的5%基數(shù)內(nèi)運行。也就是說，電容器雖然有負(fù)荷運行標(biāo)準(zhǔn)，但超負(fù)運行狀態(tài)居多，因而電容器絕緣介質(zhì)通常在電場強度較高的條件下完成自身運行作業(yè)，其連續(xù)負(fù)荷運行時務(wù)必要及時監(jiān)測其內(nèi)部溫度和電流情況。一般情況下，絕緣介質(zhì)內(nèi)部溫度需要控制在65 ℃以下，并避免長期連續(xù)運行。

2.2 重視諧波和繼電保護(hù)

當(dāng)無功功率設(shè)備補償投產(chǎn)運行后，諧波電流經(jīng)過電容器予以直接補償后往往會導(dǎo)致其自身諧波過大，進(jìn)而引起電容器本身、繼電器、開關(guān)等電器元件發(fā)生故障。此外，變電站諧波也與并聯(lián)電容的運作情況有關(guān)，即電容器在使諧波電流增大時，除引起常規(guī)電器元件損壞外，還可能引發(fā)嚴(yán)重的諧振現(xiàn)象，從而大幅降低設(shè)備的使用年限，出現(xiàn)箱殼隆鼓、內(nèi)部熔煉等現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)火災(zāi)等重大事故。因此，為確保變電站供電、用戶用電安全，實現(xiàn)持續(xù)化、效益化可靠用電，在變電站無功補償設(shè)備運作時，應(yīng)加強對諧波的密切關(guān)注，定期檢查設(shè)備各類元件是否處于健康運行狀態(tài)，通過檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，并有針對性地采取解決措施。

2.3 健全無功設(shè)備運行、維護(hù)的規(guī)章制度

變電站應(yīng)針對無功補償設(shè)備制訂相關(guān)的運行、維護(hù)規(guī)章制度，并確保該規(guī)章制度能夠滿足實際運行的工作需求。此外，變電站值班巡維人員應(yīng)全面、徹底地對電容器組進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)箱殼膨鼓，立即停運。定期或不定期地組織巡維人員對設(shè)備外殼、支架等進(jìn)行清理，同時，應(yīng)確保支架牢固并無異常變形，并確保支柱絕緣介質(zhì)無腐蝕。一旦發(fā)現(xiàn)電容器組中各元器件接頭不牢靠，應(yīng)按照無功補償設(shè)備機制中相關(guān)規(guī)范內(nèi)容進(jìn)行處理。電容器組在運行期間，一旦發(fā)生開關(guān)跳閘報警狀況，應(yīng)盡可能縮小故障原因范疇，待查明原因后，及時進(jìn)行處理。故障處理后，及時記錄有關(guān)巡維日志。需要注意的是，將電容器組逐個進(jìn)行多次放電后，才能進(jìn)行相關(guān)運維工作。

2.4 無功設(shè)備運行、維護(hù)的開展要規(guī)范

在組織運行、維護(hù)的巡視活動時，應(yīng)針對電容器組設(shè)備設(shè)立常規(guī)巡視和特殊巡視管理機制。

2.4.1 常規(guī)巡視

在進(jìn)行常規(guī)巡視時，應(yīng)根據(jù)常規(guī)巡視周期對無功設(shè)備進(jìn)行巡視，并且在夜間要加強巡維活動。常規(guī)巡視內(nèi)容為：檢查電容器自身、端接頭、放電線圈、支架、外殼等部分，并重點檢查設(shè)備是否有異常聲響；在夜間巡視時，則需要對絕緣子及套管等進(jìn)行巡查，以檢查其是否有放電、污閃等現(xiàn)象。

2.4.2 特殊巡視

對于特殊巡視，應(yīng)著重巡視以下幾方面：①加強溫度監(jiān)測，確保溫度滿足電容器設(shè)備運行需求；②遇到特殊天氣，比如雷雨、大霧等時，應(yīng)加強檢查放電器的運行情況；③在檢查接地系統(tǒng)時，要重點檢查諧波有無出現(xiàn)異常；④在法定節(jié)假日應(yīng)按照上級指令增加巡維次數(shù)。