高压电容补偿柜ZRTBBZ高压无功补偿柜

 高压电容补偿柜ZRTBBZ高压无功补偿柜

**章  引用标准

所有设备的设计、制造、检查、试验及特性除满足规定的特别标准外，都遵照适用的*新版IEC标准和中国国家标准（GB）及电力行业（DL）标准，以及国际单位制（SI）。

GB10229            《电抗器》

GB311.1            《高压输变电设备的绝缘配合》

GB311.2~6          《高电压试验技术》

GB7354                 《局部放电测量》

GB/T11024          《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器》

GB4208             《外壳防护等级的分类》

GB5882                 《高压电力设备外绝缘污秽等级》

GB50227-95         《并联电容器装置设计规范》

GB11024-1989       《高电压并联电容器耐久性试验》

GB15116.5-1994     《交流高压熔断器并联电容器外保护用熔断器》

GB311.1-1997       《高压输变电设备的绝缘配合》

GB156-2003         《标准电压》

GB/T14549-1993     《公用电网谐波》

GB12325-2003       《供电电压允许偏差》

GB12326-2000       《电压波动和闪变》

GB/T15543-1995     《三相电压允许不平衡度》

GB/T15945-1995     《电力系统频率允许偏差》

DL/T462            《高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件》

DL/T672            《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》

DL/T840-2003       《高压并联电容器使用技术条件》

DL/T653-1998       《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》

DL/T804-2002       《交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则》

DL442-1991         《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》

以上标准若有*新版本，则按*新版本执行。未尽事宜，将在谈判及合同阶段由双方另行约定。

第二章  ZRTBBZ设计方案

2.1.总述

针对高压无功补偿项目要求，需方提供：系统电压10kv,系统总负载2500KW左右（变频设备较多）。本方案设计在10kV母线上装一套采用ZRTBBZ型的高压无功补偿成套设备,能同时解决系统无功补偿仰制5次以上谐波,按无功需求量自动组合任意组合投切，能够有效的对系统的无功量进行跟踪补偿。

无功补偿项目的方案进行设计，并提供此技术方案。可提供无功补偿项目的全部设计、制造、工厂试验、包装、运输、保管、指导现场安装调试和试验、技术培训、试运行的指导工作，以及质量保证期间及其后的服务等。

2.2.工程概况

2.2.1情况概述

电压等级10kV。

负载容量2500KW左右;

补偿前功率因数0.85；

计算补偿后功率因数提高到0.95左右；

无功需求量730KVAR;                  

无功补偿装机容量1000KVar。

2.2.2 环境条件

海拔高度：不超过1500米

*大月平均相对湿度：95%

*高环境温度：+45°

*低环境温度：-25°

*热月24h平均*高温度：+30°

污染：IP30

安装地点无爆炸危险介质，周围介质中不含破坏绝缘性能的气体及导电介质，不允许充满水蒸汽及有严重的霉菌存在，使用地点不应有较强烈的外磁感应强度。

2.2.3方案整体规划

在10kV母线上装一套采用ZRTBBZ型的高压无功自动补偿成套设备,能同时解决系统无功补偿，能够有效的对系统的无功量进行跟踪补偿，稳定电压。

2.2.4补偿容量

根据要求：高压无功自动补偿成套设备（ZRTBBZ）设备装机补偿容量为：

Q_C=730Kvar

无功补偿容量计算
补偿前			补偿后			有功功率	补偿功率
Cosθ1	Sinθ1	Tagθ1	Cosθ2	Sinθ2	Tagθ2	P         (KW)	Q     (KVAR)
0.85	0.5267827	0.619744	0.95	0.3122499	0.328684	2500	730

 

各电容器支路设置综合考虑可以发出的基波容量，采取*优化配置，电容器的额定电压受以下几方面的影响：

l        U母线电压水平10KV；

l        Uc串联电抗器后电容器两端电压的升高；

l        电压波动使电容器两端电压的升高。

按照要求：抗3次以上谐波电容器支路额定电压取12/√3。

利用输出容量和安装容量的关系，设备安装容量可有以下公式得到：

式中  —安装容量988（kvar）

—输出容量730（kvar）

—系统标称电压10（kV）

—补偿电容器组耐压限值12（kV）

电容器装机容量1000kvar。可实现系统无功补偿容量200-300-500-700-800-1000kVar。

2.2.5参数的选择

按照文件要求，高压无功自动补偿成套设备（ZRTBBZ）各个部分参数如下：

l     电容器支路：

电容器参数的选择

型号规格:          BFM12/√3-67-100-167-1W

额定电压：         12/√3kV

额定容量：        67-100-167kvar

数量：             9只

串联铁芯电抗器参数的选择：

型号规格:        CKSC

电抗率：         6%

 额定容量：       12-18-30

额定电流：       9.62-14.43-24.06A

2.2.6 系统主接线图

      平面图

      基础图

 2.3.ZRTBBZ装置的特点

1.1 ZRTBBZ补偿支路：

由并联电容器、铁芯串联电抗器，放电线圈，真空接触器、隔离开关、熔断器、无功功率自动补偿控制器、电容器专用微机保护单元、成套柜体、母线、绝缘子附件等所组成。

1.2 ZRWKG-3500高压无功功率自动补偿控制器

ZRWKG-3500高压无功功率自动补偿控制器采用32位ARM微处理器芯片、多任务操作系统内核，实现了微秒级的快速投切。海量存储，交流采样技术、LCD中文显示，四象限分析等技术，实现了实时数据采集、通讯、电量统计、历史数据存储、故障报警、电网谐波分析、无功补偿等功能，可以控制16路电容组，也可以延伸为24路输出和8路输入,可以直接连接电脑进行联机操作。主要应用于三相四线制的配电网，监测配电变压器、配电线路运行状态和补偿电网无功，根据无功功率大小，功率因数和电压范围，自动控制电容器投切进行补偿，有效地提高供电电压质量、提高配电网络的安全稳定及经济运行水平。            该产品是与机械产品的完美结合，有效的延长了机械产品的使用寿命.1.3 ZRDRQBH-III电容器专用微机保护单元

ZRDRQBH型微机保护单元是针对无功自动补偿装置的专用产品。该产品外型美观、保护功能齐全、操作简单方便、全中文显示；软件系统采用嵌入式系统设计，可靠性高，响应速度快；由于采用高精度测量芯片，因而测量精确可靠，控制精度高，完全能够取代传统的继电保护。

 2、装置的特点

l        高度的可靠性，可以实现基本免维护运行，大幅度降低维护、维修成本。

l        调节范围大。

l        占地面积小，安装方便，室内安装，自然冷却。

3、装置的功能

3.1 手动，自动投切电容器功能

本装置可以工作于手动方式下，装置不进行调容操作，由控制面板手动控制。可以通过液晶显示屏查看电容器组运行情况、并对手动合闸、分闸。在自动方式下，可以根据实时监测的主变的运行情况的实时运行工况控制策略，具有补偿精度高的特点。

3.2 无功补偿控制

3.2.1 按变电站当前的运行方式和监测的实时数据，自动投切电容器组、将功率因数控制在合理范围，将系统的电压控制在允许的范围内，达到电压的*大优化。

3.2.2 当变电站10kV母线停电时，可自动将电容器退出运行，当重来电后又可自动按需投入电容器组。

3.2.3 当电力系统发生故障或电压异常时，可闭锁电容器组。

3.3 主机事件记录功能

可以对电容器开关的合闸、分闸动作，调节操作及异常情况有事件记录的功能。

3.4 保护功能

3.4.1  能实时监测母线中电容器组的运行情况，并设有电容器过压、欠压、过谐波等保护分闸和报警功能，并设有电容器组开口三角电压保护。

3.4.2 各保护的定值，可在显示的画面上修改和查看。

4、保护

ZRTBBZ配置的保护装置能实现以下如下保护：

1）开口三角电压保护

2）过电压保护 

3）低电压保护

4）熔断器保护

第三章  供货范围

3.1.主要设备

供方向买方提供高压无功自动补偿装置（ZRTBBZ）1套，装置主要包含以下内容：

3.1.1 ZRTBBZ部分

ZRTBBZ分为3组电容器支路，以下主要设备：

l        隔离开关   1台

l        放电线圈 9台

l        避雷器     9只

l        铁芯串联电抗器 3台

l        并联电容器    9台

l        喷逐式熔断器  9只

l        真空接触器    3台

l        高压无功补偿控制器  1台

l        电容器专用保护单元  1台

l        继电器 3套

l        温控风机装置  3套

l        成套柜体及附件母线  3套

 3.2.具体配置

ZRTBBZ-10-1000（200+300+500）KVar-AK/P6

ZRTBBZ主要元气件配置如下表：

序号	设备名称	型号规格	数量	生产厂家
1	高压无功补偿控制器	ZRWKG-3500(液晶显示/RS485）	1	中容电力
2	电容器专用微机保护单元	ZRDRQBH(液晶显示/RS485）	1	中容电力
3	隔离开关	GN19-12-630A	1
4	真空接触器	CKG4-12-400A	3
5	串联铁芯电抗器	CKSC-	3
6	放电线圈	FDER-10	9
7	电力电容器	BAM12/√3---1W	9
8	防摆型熔断器	BRN	9
9	过电压保护器	HY5WR	9
10	继电器		3
11	仪表		3
12	主母线		1
13	分支母线		3
14	风机温控装置	ZRWSK-ZRFYZ	3	中容
15	成套柜体及附件（冷轧板）		3	中容

 

第四章  ZRTBBZ的组成及特点

4.1 系统总体性能

l        补偿装置运行过程中，或在自身发生故障时，该装置能确保不对系统、相关电力设备及周围环境造成不利影响。

l        本系统总装机容量：1000kvar, 自动调节容量分6种200+300+500+700+800+1000kvar自动投切；

l        本套装置分3组自动投切，每组电容器组故障跳本柜接触器，并闭锁控制器，不会影响其他电容器组的正常运行；

 

第五章  ZRTBBZ主要元器件的技术参数

5.5.铁芯串联电抗器

5.5.1型号：CKSC

5.5.2 类型：干式、铁芯

5.5.3 系统额定电压: 10kV；

5.5.4 电抗器额定电压: 12kV；

5.5.5 额定频率：50Hz；

5.5.6 爬电比距：≥25mm/kV；

5.5.7 电抗偏差：偏差不超过0～5%；

5.5.8 绝缘等级：F级；

5.5.9 工频损耗：≤3%电抗器额定容量（75℃时）；

5.5.10 声级水平：≤52dB(2米处) ；

5.6.并联电容器

5.6.1 型号：BAM12/√3---1W

5.6.2 电容器形式：全膜式 

5.6.3 安装地点：户内

5.6.4 系统额定电压:10kV

5.6.5 额定频率: 50Hz

5.6.6 接线方式：单星形接线

5.6.7 电容器单元额定容量：67/100/167kvar

5.6.8 电容偏差：电容器允许的电容偏差为装置额定电容的0～＋5％。

5.6.9 工频稳态过电压能力

工频过电压	*大持续运行时间
1.1Un	长期
1.15Un	每24h中有30min连续
1.2Un	5min
1.30Un	1min

5.6.10 稳态过电流能力

电容器组成套装置能在方均根值不超过1.1×1.30IN的电流下连续运行。该电流系由1.1UN、电容值偏差及高次谐波综合作用的结果。

5.6.11 介质损耗角正切值（tgδ）

    电容器在0.9~1.1倍工频交流额定电压下，20℃时介质损耗角正切值全膜产品不大于0.0003。

5.6.12 电介质的电气强度

电容器端子间的电介质能承受下列两种实验电压之一，历时10s：

l        工频交流电压：2.15Un。

l        直流电压：4.3Un。

5.6.13 绝缘水平

电容器端子与外壳间的绝缘水平，能承受下列耐受电压值：

l        短时工频耐受电压（1min）32kV

l        雷电冲击耐受电压（1.2/50μs峰值）60kV

5.6.14 耐受短路放电能力

主回路中的电气设备、连接线及机械结构能耐受短路电流和电容器内部相间短路放电电流的作用而不产生热的和机械的损伤及明显的变形。

5.6.15 局部放电性能：

电容器的局部放电性能，能达到下列试验要求。

在常温下加压至局部放电后历时1s，降压至1.35倍额定电压保持10min，然后升压至1.6倍额定电压保持10min，此时，无明显局部放电。对于严寒地区应根据温度类别下限值，电容器在温度下限时局部放电熄灭电压不低于1.2倍额定电压。极对壳局部放电熄灭电压，不低于1.2倍*高运行线电压。

5.6.17 芯子*热点温度的要求：电容器芯子*热点的温度不高于60℃

5.6.18 耐受爆破能量：电容器外壳能承受大于12kJ的爆破能量。

5.6.19 密封性能

电容器的密封性能，足以保证在其各个部分均达到电介质允许的*高运行温度后，至少经历48h而不出现渗漏。

5.6.20引出端子及套管的要求

     电容器引出端子及套管能承受900N的水平张力。

5.6.21 *大允许容量：在计入稳态过电压、稳态过电流和电容正偏差等各因素的作用下，电容器总的容量不超过l.35倍电容器组额定容量。

5.6.22 环境保护要求

电容器的浸入渍剂符合国家环保部门的有关规定与要求

5.6.23 电容器外壳具有良好的防腐、防锈外层。

5.6.24 布置：柜内安装

5.3.避雷器

5.3.1型号：HY5WR-17/45

5.3.2系统额定电压：10KV

5.3.2 避雷器额定电压：17 kV

5.3.3*大持续运行电压：10 kV

5.3.4标称放电电流：45 kA

5.3.5雷电冲击残压（8/20mS，5kA）： £45kV（峰值）

5.3.6陡波冲击残压（1/3ms，5kA）：£45kV（峰值）

5.3.7操作冲击残压（30/60ms，500A）：£45kV（峰值）

5.3.8直流参考电压（1mA）： ³45kV

5.3.9方波冲击电流（峰值2ms方波,20脉冲)：400 A

5.3.10大电流冲击*小耐受能力 (4/10ms,2脉冲)：65kA（峰值）

5.3.11压力释放能力

l        大电流时的*小值(0.2S)：20kA

l        小电流时的*大值：800A

5.3.12*小总能量吸收能力(2脉冲)：5kJ/kV

5.3.13局部放电：在1.05倍持续运行电压下内部局部放电量≤50PC。

5.4.干式放电线圈

5.4.1型号： FDER-10 10000/√3 100/√3 100/3

5.4.2型式：户内干式放电线圈

5.4.3额定电压： 12kV

5.4.4额定放电容量：3MVA

5.4.5二次电压： 100V

5.4.6额定输出标准值及准确级次：100VA，1.0级。

5.4.7 介质：环氧树脂浇注绝缘半封闭

5.4.8 用途：主要作为开口三角形保护和放电、测量用，使电容器组脱开电源后，能在5s内将电容器组上的剩余电压降至50V以下。

5.5.真空接触器

5.5.1型号：CKG4

5.5.2型式：户内固定安装

5.5.3额定电压： 12kV

5.5.4额定电流：400A

5.5.5二次电压： DC220V

5.5.6电寿命： 10万次

5.5.7 用途：主要作为频繁投切电容器组用。

5.6.隔离开关

在电容器组的电源侧，确保检修人员人身安全，以提高安全可靠性。

5.6.1型号：GN12-12-630A

5.6.2型式：户内手动操作三相联动型

5.6.3额定电压：12kV

5.6.4相数：3相

5.6.5额定电流：630A

5.6.6额定短时耐受电流：25 kA，3S

5.6.7额定峰值耐受电流：25kA（峰值）

5.6.8操作机构： 手动

5.6.9爬电比距（mm/ kV）： 25

5.6.10 柜内安装

5.6.11机械寿命：在不进行机械调整、维修或更换元件的情况下，可连续操作次数不小于2000次。

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