500KV变电站35KV无功补偿设备集中优化布置技术的研究

杨战光++陈博++赵忠明

摘 要：为了解决500kV及以上电压等级变电站无功补偿装置布置占地过大的问题，提出了一种采用大电容器件箱式电容器联合油串抗及隔离开关避雷器箱体内布置的集成优化布置技术。

关键词：无功补偿设备；大电容器件；集成；优化布置

1 前言

随着国民经济的快速发展，变电站征地越来越困难，如何有效减少占地面积成为当前变电站设计中的首要问题之一。尤其对于土地紧张、占地受限、安全可靠性要求高的变电站，该问题更加突出。 近几年，因GIS设备大规模应用，变电110KV及以上电压等级配电装置占地面积大幅度减少，但无功补偿设备电容器等因受技术发展的限制，一直未有突破，特别是500KV电压等级变电站无功补偿装置数量多、容量大，已成为限制变电站占地的主要因素之一。 因此，为了解决500kV电压等级变电站无功补偿装置布置占地过大的问题，提出一种采用箱式电容器联合油串抗及隔离开关、避雷器箱体内布置及HGIS的集成优化布置技术。

研究现状及存在问题。目前国内500KV以上电压等级通常采用预装框架式电容器无功补偿设备进行布置，电容器间隔与并联电抗间隔纵向尺寸差别较大，造成了土地资源的浪费，尤其是在并抗组数多电容器组数少的情况下浪费更为明显。

2 500KV变电站35KV无功补偿设备集中优化布置技术

（1）依托工程概况。500KV牟平变电站位于山东省烟台市，该工程获得鲁班奖、中国电力优质工程奖及电力行业优秀设计一等奖。本期建设2台500KV、750MVA变压器，最终规模4台500KV、750MVA变压器；500KV出线，本期2回，最终6回；220KV出线，本期10回，最终16回。本期安装2组60MVar电抗器，4组60MVar电容器，最终安装4组60MVar电抗器，8组60MVar电容器。工程于2011年12月投产；（2）集成优化布置技术方案研究。本技术成果的目的是为了解决变电站布置占地受限的问题，优化35kV配电装置布置，采用大电容器件箱式电容器联合油串抗及隔离开关避雷器箱体内集成优化布置的方式；在此技术基础上，亦可将35KV敞开式配电装置中的断路器、隔离/接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等集成为HGIS设备，可进一步大幅缩减占地面积。牟平站采用大电容器件箱式电容器，它采用大电容器元件串并联方式，放置于充满油的箱体内，通过油管与油浸式串联电抗器相联，其前端的隔离开关和避雷器也采用箱体外壳将其罩住，整套无功补偿设备，集成在一个外壳内，通过先进的绝缘结构设计手段和制造工艺，将产品故障率压缩到无限接近于零，具有安全、稳定、可靠、免维护、占地小等优点。

3 集成优化布置技术创新亮点及优势

3.1 技术创新

（1）技术指标。本集中优化布置技术采用大电容器件箱式电容器联合油串抗及隔离开关避雷器箱体内集成优化布置的方式，突破了常规框架式电容器加干式串联电抗器敞开式布置，在布置方式上具有创新性，和传统方式相比具有可靠性高、寿命长、安全性高、运行维护量少等技术优势；（2）占地指标。本集中优化布置技术可有效减少500KV变电站占地面积。以已经实施的500KV牟平变电站为例，与常规无功补偿装置布置方案相比，采用本技术后，可节省占地约3.2025亩；（3）进一步采用HGIS布置方案。在本集中优化布置技术基础上采用HGIS设备的布置方式，与敞开式布置方式相比可进一步节省占地约1.48亩。

3.2 优势分析

（1）集成优化布置技术全寿命周期成本分析：

依据表1，以远景规模计算40年全寿命周期成本，在不考虑停电损失的情况下，最终得出集中优化布置方式成本比常规布置方式成本低约460W，具有良好的经济效益。

（2） 集成优化布置技术可靠性及稳定性分析。1）可靠性分析。框架式结构电容器组采用的单台电容器，内部元件的连接采用焊接工艺，有可能会造成元件薄膜端部的烫伤以及焊接点毛刺带来尖端放电，电容器端部绝缘受损，可导致电容器的早期损坏。箱式电容器内部元件采用冷压接工艺，没有烫伤薄膜和焊点尖端放电的可能，大幅度提高了运行的可靠性。电容器的温升对于电容器的寿命影响很大，按照电容器八度定则，电容器每升高8度，则电容器的设计寿命缩短一半。框架式结构电容内部芯子的最热点一般都在65-70℃。箱式电容器的内部芯子最热点不超过58℃，使得箱式电容器的使用寿命大幅度提高，保证了全寿命周期内的可靠运行；2）稳定性分析。框架式结构电容器因更换方便，在场强选择上一般都在57kV/mm左右，这样电容器的成本相对较低，但抗过电压、过电流的能力相对较弱。箱式电容器一旦损坏就是报废的，所以设计理念就是故障趋向于零的，在设计场强的选择都低于42kV/mm。

4 结语

集中优化布置技术可有效减少35kV配电装置区的纵向尺寸，有效地减少了占地面积和对周围环境的破坏，具有显著的经济效益和环境效益。集中优化布置技术提高了设备运行的可靠性、提升了设备寿命，减少了由于无功补偿设备停电带来的社会影响及经济损失，具有显著的社会效益。

作者简介：杨战光（1973-），女，辽宁昌图人，本科，研究方向：变电站、发电厂设计。endprint