德胜钢铁集团高压动态无功补偿方案2009-7-24

德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-1-1.概述德胜钢铁集团炼钢分厂供电系统主要负荷中只有4台1250kW行车负荷变化比较大，其余负荷皆比较平稳。正常投运时，两段母线总负荷一般在6000kW-7000kW，最低为3000kW左右，由于还要增加一些除尘设备及二期负荷，因此设计的总负荷为10000kW-12000kW。正常情况，两段母线分裂运行，在进行测试时是两段母线的负荷均加在本段上。德胜集团炼钢厂10kV‖段其主接线图如下：德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-2-2．现场实测数据：我公司技术人员现场测试后，其高压侧数据如下：测试时间：2009年6月29日15：05至16：30.Min最小值Max最大值Avg平均值Vrms电压101301038810300Irms电流234.9343.5290.3总相有功P(kW)208029962574总相无功QFnd(kVAR)183227392229总相功率因数PF0.700.770.74电压、电流趋势图有功无功趋势图3补偿原则事件#1在2009-06-2915:04:00.000趋势趋势图15:102009-06-29星期一15:2015:3015:4015:5016:0016:1016:2016:30101501020010250103001035010400VoltA-BVrms(avg)250275300325AmpAIrms(avg)Dran-View6.1.00HASP:1879007244(6FFF600Ch)事件#1在2009-06-2915:04:00.000趋势趋势图15:102009-06-29星期一15:2015:3015:4015:5016:0016:1016:2016:302100220023002400250026002700280029003000kW总相P(kW)(avg)1800190020002100220023002400250026002700kVAR总相QFnd(kVAR)(avg)Dran-View6.1.00HASP:1879007244(6FFF600Ch)德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-3-3、高压侧补偿选用我公司SHFC型高压动态无功补偿成套装置。达到的技术指标考核点功率因数：≥0.90以上。4、无功补偿装置参数的计算选择综合考虑系统的实际工况，并结合以往类似工程经验，按最大负荷工况确定所需补偿无功功率的大小。现有负荷两段累计有功6000kW-7000kW，系统功率因数按0.74考虑，将功率因数提高至0.92以上，则：补偿容量=有功功率×补偿系数即)]()([*2111coscostgtgPQ即需要补偿的容量为：7000kW×0.48=3360kVar且同时考虑以后的负荷增大到单段母线有功可能达到5000kW-6000kW等影响，利用程序仿真计算出本无功补偿装置的安装容量为3600kVar。即3600kVar每套，因现场安装空间有限，只能分两个支路根据负荷变化情况自动分级投入运行：第1组：1200kVar；第2组：2400kVar。每组用高压真空接触器投切，可实现分级投切组合：1200kVar、2400kVar、3600kVar、达到3级补偿容量，满足系统当前及二期扩容的需要，做到在低负荷时不欠补，高负荷时不过补。4.1无功补偿装置的自动控制满足下列控制要求：4.1.1电压优先条件按电压质量要求自动投切电容器，使母线电压始终处于规定范围内。4.1.2无功自动补偿根据电压优先原则，依无功大小自动投切电容器组，使系统始终处于不过压、不过补、无功损耗最小状态。4.1.3运行记录和电压监测仪功能(扩展功能)可自动并随时调出内存，查看、打印电压合格率，电容器累计投运时间，电压超上、下限时间，最低、最高电压值及出现时间，电容器投切次数等当月和上月的统计报表。4.1.4当电容器电流超过额定值的1.1~1.5倍时切除电容且报警，并有线路压降补偿设计；4.1.5自动发出各动作控制指令之前，首先探询动作后可能出现的所有超限定值，减少动作次数；德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-4-4.1.6异常报警闭锁出口：当控制回路继保动作、拒动和控制器失电等发出声光报警，显示故障部位和闭锁出口；4.1.7手动退出任一电容器组自投状态：当手动操作时，控制器自动闭锁退出控制。4.2控制原则4.2.1电压优先调控原则a电压超高定值时，切除电容器组；b电压超低定值时，在保证不过补条件下投电容器组。4.2.2无功补偿控制原则（即电压合格范围时的原则）a无功欠补投电容器组；b无功过补切电容器组；c投电容器之前先探询是否投后电压超高限，再决定是否投电容（由软件模糊理论分析决定）。4.2.3装置具有自动和手动投切开关功能。4.2.4谐波控制仪接收10kV电压信号和电流信号，计算所需补偿容量，并进行自动组合投切高压开关所带的电容器，达到无功补偿要求。4.2.5过负荷能力a稳态过电流装置在方均根值不超过1.1*1.30In的电流连续运行。b稳态过电压装置的连续运行电压为1.05UN下表现规定的稳态过电压下运行相应的时间。稳态过电压工频过电压最大持续时间说明1.10UN长期指长期工作电压的最高值不超过1.1倍1.15UN24h30min系统电压的调整和波动1.20UN5min轻载荷时电压升高1.30UN1min轻载荷时电压升高4.2.6涌流4.2.6.1电容器及保护用的熔丝所能承受有涌流具有分别满足标准GB3983.2—89及DL442—91的要求。德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-5-4.2.6.2装置将投入电容器组时产生的涌流限制在电容器组允许范围内。4.2.7稳态过电流电容器单元适于在方均根值不超过1.30倍于该单元在额定频率、额定正弦电压和无过渡状态时产生的电流的稳态过电流下连续运行。由于实际电容可能为1.10，这个过电流可能达到约1.43。这个过电流是由谐波和高至1.10的过电压共同作用的结果。4.2.8最大允许容量在计入稳态过电压、稳态过电流和电容正偏差各因素的作用下，电容器总的容量不超过1.35倍。4.3一般性能及结构要求4.3.1放电器件根据DL/T604-1996标准，在5s内自Un降至50V以下。4.3.2内部熔丝如果单元装有内部熔丝，在单元的整个寿命期间，熔丝可以承受等于或稍大于单元电流最大允许值除以并联熔丝通路数的电流，开关操作引起的涌流以及内部其他元件损坏和外部短路时的放电电流。当配有熔丝的元件在电压u1和u2的范围内发生击穿时，熔丝将损坏的元件或元件组隔离开来，其中u1和u2分别为故障瞬间单元端子间电压的最低和最高瞬时值。u1和u2的推荐值分别为0.9Un和2.0Un。熔断后的熔断间隙必须能承受它所隔离的元件或元件组上可能出现的稳态电压和正常的短时过渡过电压。4.3.3外观及防腐蚀层电容器单元的外观符合产品图样的要求。其外露的金属件具有良好的防腐蚀层。4.3.4接地端子电容器单元具有将外壳接地或固定电位的端子。4.3.5密封性能电容器单元的密封性能，足以保证在其各个部分均达到电介质允许最高运行温度后至少经历2h而不出现渗漏。4.3.6电容偏差德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-6-电容器电容与其额定值之偏差不超过下列限值：单元及每相—单元的电容器组：-5%～+10%；其他电容器组：0～10%。三相单元中在任何两个线路端子之间测得的最大电容与最小电容之比不超过1.06。4.3.7损耗角正切值tgδ不带内部熔丝的电容器单元的损耗角正切值：全膜的单元不大于0.0005。带内部熔丝的电容器单元的损耗角正切值协商确定。电容器单元在其电介质允许最高运行温度下的损耗角正切值不超过在20℃时之值。4.3.8电介质的电气强度电容器单元端子间的电介质必须能承受下列两种试验电压之一，历时10s，采用电压的种类由制造厂选择。a.工频交流电压：2.15Un；b.直流电压：4.3Un。4.3.9绝缘水平4.3..9.1电容器单元上和外壳绝缘的全部端子与外壳间的绝缘可以能承受如表3所列的耐受电压。短时工频耐受电压施加的时间为1min。表3kV电容器的绝缘等级绝缘水平短时工频耐受电压方均根值雷电冲击耐受电压(1.2～5)/50μs峰值15252103531840625601035751545100德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-7-205512035851804.3.9.2电容器额定电压的相应绝缘等级如表4所示。表4kV电容器的额定电压1.053.156.310.5，，11，，1219绝缘等级13610204.3.10耐受短路放电能力电容器单元均能承受在允许的运行电压下由于外部故障引起的短路放电。4.3.11局部放电性能电容器单元的局部放电性能达到设计要求。4.3.12装置的内部连接线严格按相关技术规范装配、连接。4.3.13电容器单元采用AFM，1W型（或等同型号）全膜高压滤波电容器。4.3.14电容器单元外壳：不锈钢4.3.15柜体防护等级：IP3X4.3.16运行寿命：20年动态功率因数补偿自动投切装置主要技术指标：本装置电源：AC220V±15%交流电压取样：100V（PT二次线电压）交流电流取样：0~5A（若PT取10KV侧二次A、C线电压时，CT取B相相电流）*电压整定值:10～11kV可调*动作间隔时间：1~60分可调*动作需系统稳定时间：2~10分可调*功率因数整定：0.8~0.99可调真空接触器投切5、SHFC型动态无功补偿装置参数配置型号：SHFC－10－3600系统电压等级：10KV德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-8-高压并联电力电容器电压等级：13/√3KV补偿容量：3600Kvar电容器接线方式：单相星形主要设备包括：XGN2型柜体：电容器真空投切装置：氧化锌避雷器：电力电容器：电抗器放电线圈功率因数表：高压熔断器：连接母排和控制电缆：若干按钮指示灯：若干电容器主要技术指标:额定电压：13/√3KV单台电容偏差：0-5%电容器组偏差：±2%损耗角正切值：≤0.0005过电压能力：1.1Un长期运行过电流能力：1.3In温升：＜60K结构形式：单相联接组别：星接材质：全膜介质浸二芳基乙烷电抗器过载能力：允许1.35倍额定电流长期运行电抗偏差：±5%电抗器基波损耗：＜0.5%热稳定：25倍额定电流的最大短时电流（4s）温升：＜60K德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-9-6、SHFC型动态无功补偿补偿装置综合技术说明使用环境条件系统电压:10KV基波频率:50HZ环境温度:0-40℃相对湿度:85%(环境温度为25℃)大气压力:80-100KPa(海拔2000米以下)7、产品执行标准国际标准、国家标准及行业标准标准名称GB3906《3～35KV交流金属封闭开关设备》GB11020-89《高压开关设备通用技术条件》GB/T11020-1999《高压开关设备和控制设备技术要求》GB11032-89《交流无间隙金属氧化物避雷器》DL/T604-1996《高压并联电容装置订货技术条件》GB50227-95《并联电容器装置设计规范》GB14808-93《高压交流接触器》DL442-91《高压并联电容单台保护用熔断器订货技术条件》GB3983.2-89《高压并联电容器》IECPubL871-1ZBK48004-90《高压交流滤波电容器》IEC289-88GB10229-88《电抗器》DL/780-2001《配电系统中性点高压无功补偿装置器》DL/T672-99《变电所电压无功调节控制装置订货条件》GB8287《高压支柱绝缘子技术条件》GB4109《交流电压高于1000V的套管通用技术条件》GB1985.《交流高压隔离开关和接地开关》IEC60.GB/T16927.1-1997《高压试验技术》GB763—90《交流高压电器在长期工作时的发热》德胜钢铁集团炼钢分厂高压动态无功补偿方案-10-8、无功补偿装置主接线图1200kVar2400kVar乐山晟嘉电