500KV變電站35KV無功補(bǔ)償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)的研究

楊戰(zhàn)光++陳博++趙忠明

摘 要：為了解決500kV及以上電壓等級變電站無功補(bǔ)償裝置布置占地過大的問題，提出了一種采用大電容器件箱式電容器聯(lián)合油串抗及隔離開關(guān)避雷器箱體內(nèi)布置的集成優(yōu)化布置技術(shù)。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償設(shè)備；大電容器件；集成；優(yōu)化布置

1 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，變電站征地越來越困難，如何有效減少占地面積成為當(dāng)前變電站設(shè)計(jì)中的首要問題之一。尤其對于土地緊張、占地受限、安全可靠性要求高的變電站，該問題更加突出。 近幾年，因GIS設(shè)備大規(guī)模應(yīng)用，變電110KV及以上電壓等級配電裝置占地面積大幅度減少，但無功補(bǔ)償設(shè)備電容器等因受技術(shù)發(fā)展的限制，一直未有突破，特別是500KV電壓等級變電站無功補(bǔ)償裝置數(shù)量多、容量大，已成為限制變電站占地的主要因素之一。 因此，為了解決500kV電壓等級變電站無功補(bǔ)償裝置布置占地過大的問題，提出一種采用箱式電容器聯(lián)合油串抗及隔離開關(guān)、避雷器箱體內(nèi)布置及HGIS的集成優(yōu)化布置技術(shù)。

研究現(xiàn)狀及存在問題。目前國內(nèi)500KV以上電壓等級通常采用預(yù)裝框架式電容器無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行布置，電容器間隔與并聯(lián)電抗間隔縱向尺寸差別較大，造成了土地資源的浪費(fèi)，尤其是在并抗組數(shù)多電容器組數(shù)少的情況下浪費(fèi)更為明顯。

2 500KV變電站35KV無功補(bǔ)償設(shè)備集中優(yōu)化布置技術(shù)

（1）依托工程概況。500KV牟平變電站位于山東省煙臺市，該工程獲得魯班獎(jiǎng)、中國電力優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)及電力行業(yè)優(yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。本期建設(shè)2臺500KV、750MVA變壓器，最終規(guī)模4臺500KV、750MVA變壓器；500KV出線，本期2回，最終6回；220KV出線，本期10回，最終16回。本期安裝2組60MVar電抗器，4組60MVar電容器，最終安裝4組60MVar電抗器，8組60MVar電容器。工程于2011年12月投產(chǎn)；（2）集成優(yōu)化布置技術(shù)方案研究。本技術(shù)成果的目的是為了解決變電站布置占地受限的問題，優(yōu)化35kV配電裝置布置，采用大電容器件箱式電容器聯(lián)合油串抗及隔離開關(guān)避雷器箱體內(nèi)集成優(yōu)化布置的方式；在此技術(shù)基礎(chǔ)上，亦可將35KV敞開式配電裝置中的斷路器、隔離/接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等集成為HGIS設(shè)備，可進(jìn)一步大幅縮減占地面積。牟平站采用大電容器件箱式電容器，它采用大電容器元件串并聯(lián)方式，放置于充滿油的箱體內(nèi)，通過油管與油浸式串聯(lián)電抗器相聯(lián)，其前端的隔離開關(guān)和避雷器也采用箱體外殼將其罩住，整套無功補(bǔ)償設(shè)備，集成在一個(gè)外殼內(nèi)，通過先進(jìn)的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段和制造工藝，將產(chǎn)品故障率壓縮到無限接近于零，具有安全、穩(wěn)定、可靠、免維護(hù)、占地小等優(yōu)點(diǎn)。

3 集成優(yōu)化布置技術(shù)創(chuàng)新亮點(diǎn)及優(yōu)勢

3.1 技術(shù)創(chuàng)新

（1）技術(shù)指標(biāo)。本集中優(yōu)化布置技術(shù)采用大電容器件箱式電容器聯(lián)合油串抗及隔離開關(guān)避雷器箱體內(nèi)集成優(yōu)化布置的方式，突破了常規(guī)框架式電容器加干式串聯(lián)電抗器敞開式布置，在布置方式上具有創(chuàng)新性，和傳統(tǒng)方式相比具有可靠性高、壽命長、安全性高、運(yùn)行維護(hù)量少等技術(shù)優(yōu)勢；（2）占地指標(biāo)。本集中優(yōu)化布置技術(shù)可有效減少500KV變電站占地面積。以已經(jīng)實(shí)施的500KV牟平變電站為例，與常規(guī)無功補(bǔ)償裝置布置方案相比，采用本技術(shù)后，可節(jié)省占地約3.2025畝；（3）進(jìn)一步采用HGIS布置方案。在本集中優(yōu)化布置技術(shù)基礎(chǔ)上采用HGIS設(shè)備的布置方式，與敞開式布置方式相比可進(jìn)一步節(jié)省占地約1.48畝。

3.2 優(yōu)勢分析

（1）集成優(yōu)化布置技術(shù)全壽命周期成本分析：

依據(jù)表1，以遠(yuǎn)景規(guī)模計(jì)算40年全壽命周期成本，在不考慮停電損失的情況下，最終得出集中優(yōu)化布置方式成本比常規(guī)布置方式成本低約460W，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2） 集成優(yōu)化布置技術(shù)可靠性及穩(wěn)定性分析。1）可靠性分析?？蚣苁浇Y(jié)構(gòu)電容器組采用的單臺電容器，內(nèi)部元件的連接采用焊接工藝，有可能會造成元件薄膜端部的燙傷以及焊接點(diǎn)毛刺帶來尖端放電，電容器端部絕緣受損，可導(dǎo)致電容器的早期損壞。箱式電容器內(nèi)部元件采用冷壓接工藝，沒有燙傷薄膜和焊點(diǎn)尖端放電的可能，大幅度提高了運(yùn)行的可靠性。電容器的溫升對于電容器的壽命影響很大，按照電容器八度定則，電容器每升高8度，則電容器的設(shè)計(jì)壽命縮短一半。框架式結(jié)構(gòu)電容內(nèi)部芯子的最熱點(diǎn)一般都在65-70℃。箱式電容器的內(nèi)部芯子最熱點(diǎn)不超過58℃，使得箱式電容器的使用壽命大幅度提高，保證了全壽命周期內(nèi)的可靠運(yùn)行；2）穩(wěn)定性分析。框架式結(jié)構(gòu)電容器因更換方便，在場強(qiáng)選擇上一般都在57kV/mm左右，這樣電容器的成本相對較低，但抗過電壓、過電流的能力相對較弱。箱式電容器一旦損壞就是報(bào)廢的，所以設(shè)計(jì)理念就是故障趨向于零的，在設(shè)計(jì)場強(qiáng)的選擇都低于42kV/mm。

4 結(jié)語

集中優(yōu)化布置技術(shù)可有效減少35kV配電裝置區(qū)的縱向尺寸，有效地減少了占地面積和對周圍環(huán)境的破壞，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。集中優(yōu)化布置技術(shù)提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性、提升了設(shè)備壽命，減少了由于無功補(bǔ)償設(shè)備停電帶來的社會影響及經(jīng)濟(jì)損失，具有顯著的社會效益。

作者簡介：楊戰(zhàn)光（1973-），女，遼寧昌圖人，本科，研究方向：變電站、發(fā)電廠設(shè)計(jì)。endprint