CN107465199A - 一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备 - Google Patents

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郭安祥
周艺环
吴子豪
王辰曦
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Abstract

本发明公开的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，接入主变压器三次侧绕组，包括GIS组合电器，GIS组合电器并联有三相结构相同、且串联的电抗器和集合式并联电容器。本发明的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备在1000kV或500kV的特高压变电站的110kV侧装配，其可以直接落地安装，同采用多层绝缘框架的框架式电容器组相比，设备的高度大大降低，无需塔架及大量装配工作，可以实现现场的快速安装；电容器组噪音小，响应国家节约资源，绿化工业环境号召；并且较框架式电容器更容易实现智能化监测，加装了温度、保护、电压、等在线检测信号，适应现代电网智能化要求。

Description

一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备
技术领域
本发明属于高压电器技术领域，具体涉及一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备。
背景技术
我国地域辽阔，物产丰富，东西部环境条件差别很大。发电资源地理分布的严重不均衡及负荷的持续增长致使远距离、大容量、低损耗的特高压电网电力输送方式成为电网发展的必然方向。随着1000kV晋东南-南阳-荆门交流特高压试验示范工程于2009年1月通电运行，标志着我国特高压交流输电工程从示范阶段进入大规模建设阶段。作为中国第一个特高压工程且作为世界第一个以额定电压长期运行的特高压工程，其运行结果将在很大程度上影响到后续特高压电网的建设和发展。随着后续特高压工程陆续在东部发达地区以及西南地质条件复杂地区兴建，变电站的征地矛盾和场地的限制问题会日益突显，对设备的抗震要求也相应提高。目前已投运和在建的特高压变电站中，1000kV和500kV侧多以GIS设备构建，占地面积已很难再压缩。而变压器三次侧无功补偿设备约占整个变电站面积的三分之一。其中110kV侧并联电容器装置采用双塔双桥敞开式构架结构，额定容量为240MVar，串联电抗器单独配置，占地面积大(约占变电站总面积的六分之一)，抗震等级不高，尚有很大的优化空间。
在另一方面，经过多年的运行经验积累和技术改进，我国集合式电容器装置已属于成熟产品，在66kV及以下电压等级系统中已经广泛使用，运行情况良好，目前国内已投运的集合式电容器最高电压等级为66kV，额定组容量为60Mvar，单台集合式电容器最大容量为20Mvar。与框架式高压并联电容器组采用多层绝缘框架的结构相比，大容量集合式并联电容器组结构更加紧凑，占地面积较小，并可直接落地安装，设备的重心大大降低，抗震性能较好。因此，在用地面积有限或抗震要求较高的地区，如能对集合式电容器装置进行改造，不但可显著减少单组240Mvar并联电容器装置的占地面积，而且设备抗震性能将大大提高。因此，以现有集合式电容器技术为基础，结合紧凑型设计方法，开展特高压变电站紧凑型并联电容器装置关键技术研究，进行整体结构优化，初步估算至少可节约占地面积30％以上。在保持高运行可靠性的同时，兼有占地面积小、外形美观、抗震性能好，便于加装在线监测系统实现智能化运行的特点，可以很好地满足特高压建设发展中减小设备占地和提高抗震性能需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，解决了现有的特高压框架式电容器由于结构复杂导致占地面积大和重心高的缺点。
本发明所采用的技术方案是：一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，接入主变压器三次侧绕组，包括GIS组合电器，GIS组合电器并联有三相结构相同、且串联的电抗器和集合式并联电容器。
本发明的特点还在于，
集合式并联电容器具有两根用于进出线的油气套管。
集合式并联电容器的电源侧连接有避雷器。
避雷器为罐式避雷器。
GIS组合电器通过GIS管道母线与三相的电抗器和集合式并联电容器相连接。
电抗器为油浸电抗器。
还包括智能在线监测装置，集合式并联电容器内设置有用于测量相电压、相电流、工作温度的传感器及电流互感器，智能在线监测装置与传感器及电流互感器相连。
智能在线监测装置通过光纤还连接有检测装置柜体。
本发明的有益效果是：本发明的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备解决了现有的特高压框架式电容器由于结构复杂导致占地面积大和重心高的缺点。在1000kV或500kV特高压变电站的110kV侧装配本发明的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其可以直接落地安装，同采用多层绝缘框架的框架式电容器组相比，设备的高度大大降低，无需塔架及大量装配工作，可以实现现场的快速安装；电容器组噪音小，响应国家节约资源，绿化工业环境号召；并且较框架式电容器更容易实现智能化监测，加装了温度、保护、电压、等在线检测信号，适应现代电网智能化要求。
附图说明
图1是本发明一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备的结构主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中集合式并联电容器的结构示意图；
图4是图1中GIS组合电器的结构示意图；
图5是图1中油浸电抗器的结构示意图；
图6是图1中罐式避雷器的结构示意图。
图中，1.GIS组合电器，2.GIS管道母线，3.油浸电抗器，4.罐式避雷器，5.油气套管，6.集合式并联电容器，7.智能在线监测装置，8.底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备的结构如图1和图2所示，其整体接入主变压器三次侧绕组，包括GIS组合电器1(参见图4)，GIS组合电器1通过GIS管道母线2并联有三相结构相同、且串联的电抗器和集合式并联电容器6(参见图3)，三相的电抗器和集合式并联电容器6安装于底座8上，集合式并联电容器6具有两根用于进出线的油气套管5，集合式并联电容器6的电源侧连接有避雷器。事例性的，电抗器可以为油浸电抗器3(参见图5)，避雷器可以为罐式避雷器4(参见图6)。
进一步的，本发明的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备还包括智能在线监测装置7，集合式并联电容器6内设置有用于测量相电压、相电流、工作温度的传感器及电流互感器，智能在线监测装置7与传感器及电流互感器相连。更进一步的，智能在线监测装置7通过光纤还连接有检测装置柜体，运检人员可通过柜体上的计算机对数量进行查看、分析和处理，帮助运维系统人员，到达智能检测的目的。
GIS组合电器1由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部密封在金属的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，也称SF6全密封组合电器。在本成套装置如图1中作为装置的进线部分，起开关的作用。
GIS组合电器1通过GIS管道2并联有三相机构相同的油浸式串联电抗器3和集合式并联电容器6，油浸电抗器3与集合式并联电容器6相串联，油浸电抗器3可抑制投切涌流和谐波放大。罐式避雷器4安装在集合式并联电容器6的电源侧，主要用来限制电容器投切开关的过电压。集合式并联电容器6有2个出线油气套管5，油气套管5作为集合式并联电容器6的进出线。智能在线监测装置7通过信号线连接后装在集合式并联电容器6的侧壁上，集合式并联电容器6内部在油气套管5下的小油箱里加装了测量相电压、相电流、工作温度的传感器和内置电流互感器于一体，并于箱体侧用快速连接器引出于智能在线监测装置7相连，向其发送集合式电容器6本体的运行状态信号。油浸电抗器3和集合式并联电容器6安装在底座8上。
本实施例中，集合式并联电容器6采用单台80Mvar的集合式电容器，即每相一台容量为80Mvar的集合式电容器，直接落地安装。油浸电抗器3采用油浸铁心式，每相一台，放置于集合式并联电容器6前端，外壳接地电位。整个装置设计为全GIS结构，各连接部位由GIS管道连接，集合式电容器6和油浸电抗器3进出线均由110kV油/SF6套管引出。
智能在线监测装置7具有运行状态监测功能，通过无功装置内置电流互感器和传感器感知运行状态参量，为装置的稳定、可靠运行提供了坚实的基础。集合式并联电容器6内部在油气套管5下小油箱里加装了测量相电压、电流、温度和内置电流互感器传感器信号于一体，并于箱体侧用快速连接器引出，向智能在线监测装置7发送集合式电容器6本体的运行状态信号，智能在线监测装置7对来自于一次设备的模拟信号进行高低压隔离、硬件调理、数据采集等。智能在线监测装置7将信号通过光纤信号发送到检测装置柜体，运检人员可通过柜体上的计算机对数量进行查看、分析和处理。帮助运维系统人员，到达智能检测的目的。
智能在线监测装置7为全面掌握并联无功补偿电容器的运行情况，分析并联电容器存在的主要问题，提出有效的预防和应对措施，重点对设备故障情况进行分析，为加强并联电容器专业管理，提高并联电容器设备的运行可靠性，对提出并形成预防并联无功补偿电容器的预防事故措施提供依据。
本发明可以将单组并联电容器装置尺寸减少了三分之一，节约了占地面积，适合电网建设的发展方向。在用地面积有限、抗震要求较高的地区，一定程度上提高了并联电容器装置的抗震性能，解决一些地区征地难及变电站选址困难等问题。

Claims (8)

1.一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，接入主变压器三次侧绕组，包括GIS组合电器(1)，所述GIS组合电器并联有三相结构相同、且串联的电抗器和集合式并联电容器(6)。
2.如权利要求1所述的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，所述集合式并联电容器(6)具有两根用于进出线的油气套管(5)。
3.如权利要求1所述的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，所述集合式并联电容器(6)的电源侧连接有避雷器。
4.如权利要求3所述的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，所述避雷器为罐式避雷器(4)。
5.如权利要求1所述的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，所述GIS组合电器(1)通过GIS管道母线(2)与三相的电抗器和集合式并联电容器(6)相连接。
6.如权利要求1所述的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，所述电抗器为油浸电抗器(3)。
7.如权利要求1所述的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，还包括智能在线监测装置(7)，所述集合式并联电容器(6)内设置有用于测量相电压、相电流、工作温度的传感器及电流互感器，所述智能在线监测装置(7)与所述传感器及电流互感器相连。
8.如权利要求7所述的一种特高压交流工程用集合式并联电容器设备，其特征在于，所述智能在线监测装置(7)通过光纤还连接有检测装置柜体。
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