一、引言 　　隨著我國電力供求量的快速增長，提高電能質量、降低輸變電損耗的要求也日益迫切。利用電容器電抗器投切實現(xiàn)無功就地平衡是提高電能質量、降低線損的主要手段，尤其是110kv、35kv變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的末端變電站，承擔著直接向用戶負載提供電壓穩(wěn)定無功平衡的高質量電能的任務，無功補償裝置顯得更為重要。目前大多數(shù)110kv、35kv變電站的無功補償均不夠理想，特別是農(nóng)網(wǎng)站雖然原來設計有并聯(lián)電容器裝置,但多數(shù)由于不能適應負荷的變化達不到理想的補償效果，負荷高峰時有的變電站10kv母線功率因數(shù)低到0.7以下。研制適用于110kv、35kv變電站自動跟蹤負荷變化進行補償?shù)耐瑫r又能自動調(diào)壓的新一代高可靠10kv無功自動補償裝置十分重要。 二、自動跟蹤補償?shù)谋匾? 　　1、負荷的變化需要自動跟蹤補償 　　以下是一個典型的變電站日負荷變化曲線圖： 　　這是濟南地區(qū)章丘市的110kv龍山變電站的日負荷變化曲線圖。大多數(shù)110kv、35kv變電站都是類似的負荷變化，該站原來安裝有單組電容器人工投切裝置，投切開關采用傳統(tǒng)斷路器安裝在開關室內(nèi)（也叫電容出線開關），通過電纜聯(lián)接到電容器室的電容器上。從這個變電站的日負荷變化曲線圖上看，每晝夜24小時負荷變化為兩個高峰循環(huán)，單組電容器顯然無法跟蹤負載變化，只能根據(jù)負荷情況人工投切，但是傳統(tǒng)斷路器作為電容器投切開關不能滿足頻繁操作的要求，每天幾次的頻繁動作很快就出現(xiàn)故障，時間一長運行人員懶得去頻繁操作，使這個站長期處于無補償狀態(tài)。 　　2、變電站實現(xiàn)了無人值守電容器裝置需要改為自動補償 　　目前國內(nèi)多數(shù)變電站安裝了綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，變電站實現(xiàn)了綜合自動化無人值守，并聯(lián)電容器裝置也勢必要改成自動補償裝置。 　　上述的110kv龍山變電站于2002年安裝了綜合自動化實現(xiàn)了無人值守，同時將原來人工投切操作的單組電容器裝置，通過綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了自動投切電容器，投切開關還是原來的電容出線開關,利用電容出線開關柜上的的綜合自動化保護單元作為控制元件，利用綜合自動化系統(tǒng)的功率因數(shù)作為投切電容器的判據(jù)，實現(xiàn)了單組電容器自動投切。顯然負荷的變化還是不能跟蹤，電容器出線開關經(jīng)常處于故障狀態(tài)，運行一直不能正常。從實際情況來看僅利用綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)無功自動補償也不夠理想。 三、實現(xiàn)無功自動跟蹤補償?shù)脑O備要求 　　1、 投資成本要求 　　實現(xiàn)無功自動跟蹤補償就是根據(jù)負荷大小投入電容器多少，把總補償容量的電容器分為多組根據(jù)負荷大小變化投切電容器組數(shù)，盡可能的達到無功平衡。補償精度與電容器組數(shù)成正比，電容器分的組數(shù)越多補償精度越高，但是設備投資成本越大,占地空間越大，設備的可靠性要求越高。要提高補償裝置的補償精度，實現(xiàn)分組跟蹤補償，利用傳統(tǒng)的設備由于投資成本和占地空間限制很難推廣使用。 　　2、 電容器投切開關的要求 　　跟蹤負荷的變化自動投切電容器，投切開關是最主要的問題。投切電容器開關和普通負載的開關有很大的區(qū)別。投電容時開關觸頭要承受的電流（涌流）是額定電流的幾倍或幾十倍，切電容時開關觸頭承受的電壓是額定電壓的兩倍以上。普通負載的開關合閘分閘時沒有以上現(xiàn)象。所以投切電容的開關要求①觸頭的承受電流要盡量大，觸頭壓力不能太小，以承受合閘涌流的沖擊減小觸頭燒損；②觸頭間隙不能太小，以承受分閘時的過電壓避免重燃：③適合頻繁動作，自動補償裝置中的高壓開關，根據(jù)負荷的變化每天幾次甚至十幾次動作分合電容器，遠比普通負載用的高壓開關動作頻繁。從以上分析看，常規(guī)的斷路器開關因不適于頻繁動作不能使用。接觸器雖然適于頻繁動作但是因為觸頭壓力僅為斷路器的1/10或更小，承受電流沖擊能力差，觸頭燒損嚴重；觸頭間隙小切電容時易重燃，所以盡量不用。投切電容的開關最好選用適合頻繁動作、重燃幾率小的斷路器或電容器投切專用開關。 　　3、電容器電抗器要求 　　自動補償裝置中的電容器沒有特殊要求，主要是適合根據(jù)容量進行分組。 自動補償裝置中的電抗器主要是抑制涌流和抑制諧波，為了減小整套設備的體積宜選用干式鐵心電抗器。 四、ds3型10kv無功自動補償裝置介紹 ds3型10kv無功自動補償裝置，是在一面普通開關柜殼體內(nèi)裝入多臺開關，把電容器分為多組自動跟蹤負荷變化投切電容器組，實現(xiàn)理想的無功補償就地隨時平衡，同時根據(jù)10kv母線電壓的變化，自動調(diào)節(jié)變壓器有載調(diào)壓分接頭進行自動調(diào)壓。本裝置適用于35kv～220kv變電站，占地面積小、安裝施工簡單。裝置顯著特點如下： 　　1、 占地面積小、安裝施工簡單 　　把電容器分成多組，減小整套裝置的占地面積是一個大問題，用傳統(tǒng)的設備和方式不能解決。本產(chǎn)品采用緊湊形結構在一臺標準高壓開關柜殼體內(nèi)裝5臺專用真空斷路器開關，5路微機保護，15只放電線圈及vqc綜合控制器等等，除電容器電抗器以外的全部一次二次電器設備，都裝在裝置柜里面如圖。補償容量10000kvar時分5組投切，整套裝置占地僅6×1.2平米。安裝時僅接入一次進線和所要采集的二次信號即可。 　　2.模塊式電容器投切專用真空開關 　　電容器投切專用開關采用模塊式結構設計, 體積小可任意組合，能在1.2×1.2平米的柜底安裝5臺，開關的滅弧室采用真空斷路器滅弧室，能長期承受投電容器時涌流的沖擊，大觸頭開距切電容器時能避免重燃。專門設計可頻繁動作操作機構，可靠動作壽命3萬次。 　　3．每組電容都有微機保護 　　對各分組電容器都裝有過電壓、過電流和三相不平衡電壓的微機保護，能及時發(fā)現(xiàn)電容器的內(nèi)部故障，有效防止電容器內(nèi)部故障的擴大，杜絕電容器由內(nèi)部故障狀態(tài)發(fā)展到事故狀態(tài)，保證電容器組的安全運行。任一組電容器發(fā)生故障時微機保護動作切除該電容器組，其它電容組正常運行，不影響整套裝置運行。 　　5．“四遙”功能，任意連接通信 　　具有rs-232，rs-485通信接口，可接入變電站綜合自動化系統(tǒng)或調(diào)度自動化系統(tǒng)實現(xiàn)“四遙”功能。 　　4．跟蹤負荷變化、隨時就地平衡 　　把電容器分為5組，連續(xù)遞增或遞減循環(huán)投切電容器，能使功率因數(shù)穩(wěn)定在定值范圍內(nèi)，并且投切電容時對電網(wǎng)沖擊小。 　　上述的濟南地區(qū)章丘市的110kv龍山變電站，電容器總容量為7500qkavr共分為5組，每組1500kavr，功率因數(shù)整定值下限為0.94上限為0.98，無功功率整定值為1550kavr，以下是晝夜24小時本產(chǎn)品裝置的電容器投切情況： 　　裝置跟蹤負荷的變化投切電容器組，使功率因數(shù)穩(wěn)定在0.93—0.98的范圍內(nèi)，補償效果較為理想。 　　5、電容器的故障保護和事故保護 　　電容器是高場強的高壓設備，電容器頻繁投切容易發(fā)生擊穿故障，一旦發(fā)生擊穿故障有可能引起電容器爆炸著火。10kv無功自動補償裝置運行的可靠性、安全性，杜絕爆炸著火事故的發(fā)生一直是一個棘手的問題。 　　在設備安全運行上如何及時發(fā)現(xiàn)電容器的早期故障，發(fā)現(xiàn)故障后盡快的把故障電容器切掉，是保證高壓無功補償設備安全運行、避免爆炸事件發(fā)生的根本條件。而電容器早期故障的發(fā)現(xiàn)，用常規(guī)的電流保護不容易解決，原因是單只高壓電力電容器內(nèi)部是由多個小單元電容器串聯(lián)而成，額定電壓就分配在幾個單元電容器上，電容器損壞時，首先是內(nèi)部一個單元電容發(fā)生擊穿損壞，這時電流變化很小，用常規(guī)的電流保護不會動作。一個單元電容發(fā)生擊穿損壞后使剩下的單元電容運行電壓升高，電容器繼續(xù)運行很快就會又出現(xiàn)第二個單元電容擊穿損壞，剩下單元電容運行電壓又被提高，此時電容器有可能已經(jīng)出現(xiàn)鼓肚，重者出現(xiàn)鼓裂、漏油。繼續(xù)運行很可能會造成這只電容器由鼓肚、鼓裂、漏油到爆炸起火。 　　ds3型10kv無功自動補償裝置設計有故障和事故有兩種保護如圖所示。故障保護能及時發(fā)現(xiàn)電容器的早期擊穿故障，避免由故障發(fā)展到事故狀態(tài)。事故保護能避免事故擴大向上一級蔓延。故障保護設計有三個保護層面，第一層電壓不平衡保護，第二層1段過流保護，第三層2段過流保護。 　　電容器內(nèi)部某個小單元電容發(fā)生擊穿短路（或斷路）時，電流雖然變化很小但零序電壓變化卻很明顯，每組電容器的零序電壓是由并聯(lián)在每相電容器上的pt構成開口三角檢出的，不受任何外界及電源不平衡的影響，只有電容器組三相容量發(fā)生不平衡時才會出現(xiàn)，所以這種保護能準確及時的發(fā)現(xiàn)電容器的早期故障，盡快的把故障電容器切除掉，避免爆炸事件的發(fā)生。1段過流保護和2段過流保護過電流的整定值整定在額定電流的1.25-1.55倍，并與時間定值配合使故障保護更加可靠，保證設備安全運行，使電容器有故障發(fā)生時及時切除，不會發(fā)生爆炸著火事故。 　　ds3型10kv無功自動補償裝置是經(jīng)過了若干年的運行，歷經(jīng)無數(shù)次改進，研制出的新一代無功自動補償裝置，幾年的運行證明補償精度高、性能穩(wěn)定、保護可靠，現(xiàn)已在運行的近400個變電站。