无功功率补偿柜 10KV无功功率补偿电容柜

无功功率补偿柜               10KV无功功率补偿电容柜

ZRTSC高压动态无功补偿成套装置

ZRTSC-10-300KVar

ZRTBBZ-10-1700KVar

（T300+600+1100）

目    录

**章  引用标准

第二章  ZRTSC-ZRTBBZ设计方案

.总述

.工程概况

.ZRTSC装置的特点

第三章  供货范围

.主要设备

.具体配置

第四章  ZRTSC的组成及特点

全数字控制系统

晶闸管控制

触发控制器

系统总体性能

第五章  ZRTSC-ZRTBBZ主要元器件的技术参数

晶闸管控制

干式铁心电抗器

电力电容器

避雷器

干式放电线圈

电流互感器

真空接触器

隔离开关

**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）。

GB/T20298-2006   《无功补偿装置(SVC)功能特性》

GB/T20297-2006   《无功补偿装置(SVC)现场试验》

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》

GB/T18481-2001     《暂时过电压和瞬态过电压》

GB/T15291       《半导体器件_第6部分_晶闸管》

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  ZRTSC+ZRTBBZ设计方案

1.总述概述

1.1使用环境

1

周围空气温度

*高温度  ℃

40℃

*低温度  ℃

-25℃

*大日温差  K

30

2

海拔高度  m

<1500m

3

环境相对湿度（在25℃时）平均值

90%

4

地震波为正弦波，持续时间三个周波，安全系数1.67

5

污秽等级

Ⅳ

泄漏比距

≥2.5cm/kV

6

系统额定电压

10KV

系统*高电压

12KV

额定频率

50HZ

简介

（1）一般电力系统用户负荷吸收有功功率PL和无功功率QL。

电源提供有功功率PS和无功功率QS（可能感性无功，也可能是容性无功），忽略变压器和线路损耗，则有PS=PL，QS=QL。没有无功吸收部分的电网存在以下几个问题：

1）电网从远端传送无功；

2）负荷的无功冲击影响本地电网和上级电网的供电质量。

因此，电力系统一般都要求对用电负荷进行必要的无功补偿，以提高电力系统的带载能力，净化电网，提高电网电能质量。

  （2）

SVC型ZRTSC装置主要由ZRTSC部分组成(另附图纸)。

ZRTSC回路则对应负载波动比较大响应速度快部分的无功功率。

则能实现维持母线电压不变或在一个事先设定的范围。由于ZRTSC的动态响应速度非常快，响应时间40毫秒，即实现了无功功率的实时动态补偿。

针对*****有限公司*****变电所现场设备运行情况，在10kV母线上装一套采用ZRTSC+ZRTBBZ型的高压动态无功补偿成套设备（SVC）,能解决系统无功补偿，同时抑制5次以上谐波，动态自动投切支路补偿300KVar，接触器投切容量1700KVAR，分三个支路T300+600+1100，可实现系统无功动态补偿容量300-600-900-1100-1400-1700-2000kVar动态补偿。能够有效的对系统的无功量进行跟踪补偿，做到有级调节，稳定电压。

本技术协议书对无功补偿项目的方案进行设计，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；

电容装机容量 2000KVar；

实际输出容量1758KVar；

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：IP40

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ZRTSC+ZRTBBZ型的高压动态无功补偿成套设备（SVC）,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，做到动态调节，HVC采用接触器投切，负载稳定时候HVC投入，负载波动大时候TSC频繁投切，提高功率因数，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（ZRTSC+ZRTBBZ）设备装机补偿容量为：

QC=2000KVar

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 母线电压水平；

l 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5次以上谐波电容器支路额定电压取11/√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 2000（kvar）

—输出容量 1758（kvar）

—系统标称电压10（kV）

—补偿电容器组耐压限值11（kV）

2.3.ZRTSC+ZRTBBZ装置的特点

2.3.1 概述1 ZRTSC主控制单元

控制系统采用微电子全数字芯片控制系统，实时监测系统电能质量数据，并通过高速计算，动态精密响应补偿系统需求的无功。应用先进的交流电波分析技术，能够在强干扰、强谐波等恶劣环境下，保证参数设定的正确性及工作的稳定性。具有 RS485、232远程通讯功能，液晶显示屏，操作简捷，处处为用户考虑，功能完备：监测、控制、数据备份、查阅、数据的转存并适用于常用处理软件的分析和利用，可实时分析该补偿装置系统的电流、电压、有功、无功；具有过压 ，欠压保护，过流保护，采样电压掉线保护，外部接入故障保护、本体故障保护、电压越上下限报警等保护。

1．2概述

ZRTSC晶闸管阀触发控制器采用晶闸管端电压过零触发方式，专用于晶闸管阀开关电路的触发控制，特别适合用于3—12KV系统 TSC投切电容器的无触点开关，用于快速频繁投切补偿电容器。具有如下特点：

l 在线测试阀组的静态参数，监视阀组开通关断的动态过程，确保多个晶闸管串联的可靠性。

l 阀组和控制单元之间通过光纤隔离通讯，电磁隔离触发。

l 电容电压和电网电压相等时阀组两端电压为零，阀组两端零电压触发，负载电流过零时关断。确保阀组导通和关断时没有冲击电流。

l RS485串行通讯接口，MODBUS  RTU通讯协议。可以广泛地与各种工控软件进行通讯。

l 具备低压模拟试验调试方式，方便调试。

l 中文显示界面，液晶屏或触摸屏。

2  技术参数

2.1 输入

   工作电源：AC 185V～220V/50-60HZ/5A或者DC 200V～300V

   通断控制：光耦隔离，高电平DC12V触发输出，低电平不触发。

2.2 输出

   触发能力：每个支路*多80只晶闸管（40个正反并联单元串联）。

触发电流：恒流触发，每支晶闸管触发电流分散性不大于10%。

输出继电器：3只继电器输出，触点负荷 AC250V 1A

2.3 响应特性

   控制接通延迟时间：不大于10ms。

断开延时：不大于10ms。

断开后再次接通间隔：0.6s

2.4 隔离特性（触发控制器与其它控制电路接口）

   通断控制：DC1500V

   串行通讯：DC500V

2.5 绝缘（触发控制器与高压电路间）

取决于触发脉冲穿心电缆的绝缘，当采用10KV电缆时触发脉冲与被触发

的晶闸管间：75KV.

2.6 高压电路采样

电流：低压电流互感器AC100mA，测量负载电阻30Ω

电压：电阻分压，采样电阻100Ω

温度：PT100铂电阻

2.7适应性

频率：允许晶闸管开关工作在小于1kHZ以下的电路中。

抗干扰：配合合理布线后的抗干扰等级优于3级。

环境：相对湿度<85%

环境温度：-25～60C°

2.8 冷却方式

触发控制器自然冷却

2.9 显示与设置：

显示实时运行参数，包括各相电压、电流、温度。

显示内部电路状态和参数。

显示报警与保护。

显示参数校准，通讯参数设置，保护参数设置及复位。

2.10 保护与报警

过流：主电路电流超过此值报警并保护。状态保持，手动复位。

过压：主电路过压。状态保持，手动复位。

超温：晶闸管散热器超温。状态不保持，条件满足自动解除。

欠压：主电路欠压。状态不保持，条件满足自动解除。

缺相：主电路缺相。状态不保持，条件满足自动解除。

故障：触发控制器内部电路异常，状态保持，不可复位。

不平衡：某相阀组导通或者关断异常。状态保持，手动复位。

继电器1：发生过压、故障、不平衡、过流时继电器1闭合，保护状态保持，必须在液晶面板人工清除才能解除保护状态。

继电器2：任何一项报警发生都引起继电器2闭合。

继电器3：允许投切继电器，继电器闭合允许电容器投入运行。

发生报警或者保护时，如果阀组在断态则禁止触发。如果阀组在通态则停止触发。

2.11 外形

控制器外形：370×350×60mm

   液晶面板开口尺寸：165×78mm

   脉冲变送模块：85×60×35mm

高压采集模块：130×110×40mm

显示屏外型及安装尺寸 面板开口尺寸： 165×79    

脉冲变送器外型及安装尺寸（取能互感器的外型和安装尺寸）

高压TSC组成及技术特点

高压TSC动态无功功率补偿装置由光纤触发控制系统、阀控系统、脉冲变压器、电抗器、电容器、保护元件等单元组合而成。控制系统由微机实时检测电能质量、实现智能投入、切除电容器组调节系统功率因数的目的。当控制器检测实时功率因数，自动判断出需投入的电容器组数，控制器对指定的晶闸管阀输出控制信号、使之导通将电容器组投入运行；当负载无功功率低于整定值时，控制器对对应的晶闸管阀停止发送触发信号，晶闸管阀导通截止，电容器组退出运行。以上工作状态完全自动进行，确保投切电容器无冲击、无涌流、无过渡过程。

１、晶闸管阀组结构

  高压热管散热结构10kV高压晶闸管阀组采用单相卧式，三相叠加立式结构，结构紧凑，占地面积小。10KV的高压晶闸管阀组串联一定数量的晶闸管；其它附件还有散热器、均压/阻尼电容器和电阻器、高电位触发板和支撑架等。

(a) 晶闸管选用俄罗斯谱拉动原装进口6500V元件，光元件选用俄罗斯原装进口元件，有利晶闸管阀长期可靠运行。

(b) 单相10kV晶闸管阀组单臂半波共串联10个6500V晶闸管元件。单相6kV晶闸管阀组单臂半波共串联7个6500V晶闸管元件。说明元件电压使用裕度足够大。

(c) 热管散热器采用乌克兰技术生产，散热效率高（是银的1000倍左右），结构紧凑、噪音小、提高了设备的安全性和稳定性。

(d) 高电位板采用集触发脉冲整形与硅元件状态检测功能于一体；电路板所有功能全部采用无源电路，电路板无需外供电源，极大提高了电路板工作的可靠性。

(e)均压电容器采用自愈式金属化膜电容器，金属化膜采用进口的边缘加厚的锌铝复合金属化膜做主材，产品具有优良的自愈性能，电容量损失小，抗浪涌能力强。阻尼电阻器采用专为电力机车整流装置配用的大功率绕线电阻器，散热效率高，抗浪涌能力强，性能稳定。

(f)阀室内配备大功率空调，可以将热管散出的热量迅速排除室外，保持室温恒定，有利于晶闸管阀的长期运行。

2、控制柜结构

  高压TSC控制柜由无功调节控制器、硅元件状态监视器、及相应的指示仪器仪表、按钮等组成。无功调节控制器采用DSP+MPU双处理器架构，其中，DSP采用国外进口高速浮点信号处理器，MPU采用工业级嵌入式处理器；光端收发器由光发射板、光接收板、缓冲器板和电平分配板组成。

a) 无功调节控制器是TSC系统实现动态无功控制策略和晶闸管阀运行监控的神经中枢，实现下述功能：

   ——原始输入信号调理  

   ——手动/自动转换  

   ——AD数据采集转换  

   ——无功补偿和负序补偿计算

   ——调节线性化  

   ——投切指令产生  

   ——晶闸管阀事故报警处理  

——远传TSC晶闸管阀信息和执行工作站命令

       b) 硅元件状态监视器实时监视高压TSC晶闸管阀组阀体各硅元件状态，液晶显示。画面简洁、直观，根据监视结果，发出告警或故障信号。便于值班人员及时判断处理。

   3、可控硅触发电路系统

     晶闸管阀串在中压电网中工作,当触发瞬间或晶闸管阀串在正常导通时,每只管子的压降极低,约为2Ｖ,触发电流为几百毫安。当晶闸管阀串停止工作时,电容器通过二极管串充电,充电电压大约等于电网线电压的峰值,晶闸管阀串要承受电网的交流电压和电容器的直流电压之和,所以选择二极管和晶闸管阀串的耐电压值至少要高于电网额定线电压的六倍。在这种情况下,控制回路与主回路的绝缘问题尤为重要。触发回路发出触发命令传到中压晶闸管阀串工作。只有做到触发回路与主回路的绝缘,才能保证系统的安全。可控硅触发电路主要由光电转换装置、脉冲变压器组成。

    a)触发器的同步信号取自电网电压，经同步变压器降压驱动光耦后作为同步信号，触发器接到触发命令后,产生180°或120°宽脉冲的触发命令，再通过光纤传递给脉冲功放产生脉冲列信号，经过磁隔离变压器隔离，触发晶闸管。

   b)磁隔脉冲变压器磁隔离变压器提供同一组晶闸管阀串相同的触发脉冲信号,即触发脉冲信号同时开始、同时停止,以保证阀串同时导通。并且磁隔离变压器起到低压控制回路与中压主回路绝缘、隔离的作用。专门用于多个晶闸管串联系统的特种脉冲变压器,可满足3－12个晶闸管串联同时触发的需要。其结构和工艺上保证了多绕组输出脉冲的上升沿时间误差小于0.2μs，脉冲上升沿陡度可达2A／μs，适合触发电流容量在50～4000A范围内的晶闸管，良好的性能，保证了触发系统的安全性,可靠性和稳定性。

  4、电容器和电抗器

   单相并联电容器可以要据供电系统和现场负荷的情况选择不同型号的电容器；单相串联电抗器可以根据供电系统和现场负荷的情况选择不同电抗率的电抗器，电抗器也可以根据现场的负荷和用户的要求选择干式铁芯、干式空芯电抗器。

 5、技术特点：

  ★时跟踪负荷变化，动态补偿无功功率，提高系统功率因数；

★采用光纤触发技术，实现一次系统与二次系统的电气隔离，解决干扰问题，做到了高可靠性和控制性；

★采用进口晶闸管控制投切电容器组，真正实现电容器组过零投切，无浪涌电流，提高了 设备的使用寿命；

★电容器组投切过程中无浪涌电流、无操作过电压，无电弧重燃现象；

★ 动态抑制系统谐波,改善电压畸变率,主回路设计充分考虑电容器组对谐波电流的放大问题,保证设备安全运

行,可靠工作；

　 ★ 控制器实现全数字化,液晶显示,具有联网通讯功能；

　 ★ 控制器具有高可靠性，而且操作简单，与系统连接时，不需要考虑交流系统相序，补偿器保护措施齐全；

　 ★ 闸管阀体电路参数精心设计,发热量小,设备结构紧凑,占地面积小；

　 ★ 控制柜与晶闸管阀体之间信息传递全部采用高压光纤实现,无任何电气联系，彻底解决了控制低压侧和高压侧的电气绝缘问题；

　 ★ 专用的晶闸管阀监控单元能够实时监测晶闸管阀体中每只晶闸管的运行状态，液晶显示，画面直观、简洁。

　 ★ 采用独特的自取能供电和高精密直流电源为晶闸管阀体高压控制电路供电，电源输出容量大、可靠性高且电能质量稳定；

　　★ 设备自身无谐波电流产生、无投切过渡过程；

　　★ 适用于无功负荷冲击频繁波动的场合；

　　★ 改善电压质量，稳定系统电压，抑制电压闪变；

　　★ 降低网损，高效节能，提高电气设备

1.4 ZRTSC+ZRTSC补偿支路：

由并联电容器、干式铁心电抗器，真空接触器，隔离开关，电流互感器，放电线圈，晶闸管阀组所组成，实现对系统无功功率的动态补偿功能。

2、装置的特点

l 高度的可靠性，可以实现20年的基本免维护运行，大幅度降低维护、维修成本。

l 动态补偿晶闸管快速响应能力，响应速度可以达到40ms。

l 占地面积小，安装方便，室内安装，强制风冷却。

l 谐波小，对电网无污染，对现有电容器组无任何不良影响，便于改造场合充分利用现有设备。

3、装置的功能

3.1 本装置可以工作于自动方式下，装置自动进行调容操作，对系统补偿动态跟踪。可以通过液晶显示屏查看主变运行情况、电流值、电压值和做事件记录功能。可以根据实时监测的主变的运行情况的实时运行工况，自动生成调容、控制策略，具有补偿精度高和响应快的特点。

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，自动调容、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切电容器组。

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

可以对电容器投切支路，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，并设有电容器组三相过流、等保护分闸和报警功能。

3.4.2  能实时监测母线中电容器的运行情况，并设有电容器三相过压、过流、过零序、欠压等保护分闸和报警功能。

3.4.3  各保护的定值，可在显示的画面上修改和查看。

3.4.4  保护发生后，保护单元可把保护事件形成记录上传给控制主机，供故障电容器闭锁和查看故障原因。

3.5  智能过零控制器

3.6  主机闭锁功能

3.6.3  在电容器、电抗器因保护而分闸后，对有保护报警的电容器（除欠压报警）、电抗器有闭锁再投入功能，直到人工给出复归指令为止，而且此期间不影响其它无故障设备的正常运行。

2.3.1.1动态无功补偿装置（ZRTSC）能根据系统电压及无功参数，保证功率因数在设置范围内，保证功率因数*佳，线损*小。

2.3.1.2动态无功补偿装置（ZRTSC）无功补偿容量能完全补偿变电所电气设备消耗的无功功率及10kV线路的无功损耗或容性充电无功功率。

2.3.1.3动态无功补偿装置（ZRTSC）运行过程中，或在自身发生故障时，该装置能确保不对系统电能质量、相关电力设备及周围环境造成不利影响。

2.3.2 保护

ZRTSC+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）电流速断

5）过流保护

6）熔断器保护

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