囵囫盈 团 … ａ ｎ 。 工业技术 变电站电容器运行技术的探讨 谢芳 （贵州省兴义市电力有限责任公司，贵州兴义５６２４００） 摘要：变电站中的电力电容器作为无功功率补偿装置，对供电企业而言十分重要。因此，必须高度重视电力电容器的正确安装、正 常运行维护，加强对减少电容器故障率的研究，为电网的经济、安全运行提供有利的保障。 关键词：变电站；电容器；运行技术；故障维护 随着我国电力工业的迅猛发展，电力负荷 增长很快，电压等级越来越高，电网、发电厂以 及单机容量也越来越大，电网覆盖的地理面积 也在不断扩大，这就要求解决远距离输电、电压 调节及无功补偿等问题。电压是电能质量的重 个单台电容器处于长时间过电压状态下运行 时，应在安装时尽可能选择电容值差别小的串 联在同一相上，并做到三相间电容值差不致过 大（不超过５％）。目前，黄石供电公司大多数变 电站安装运行的电容器组ｌＯｋＶ的电容器额定 角８的增大，使电容器内部温升超过允许值而 发热，缩短电容器的使用寿命，严重时，在高电 场强度作用下导致电容器热击穿而损坏。按照 电容器的有关技术条件规定，电容器的工作环 境温度一般以４０￣Ｃ为上限。反之，若温度过低 要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备 安全运行、线路损耗、工农业安全生产、产品质 量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无 功电力是影响电压质量的—个重要因素，电压 质量与无功密不可分，解决好无功补偿问题，具 有十分重要的意义。电力电容器是变电站及用 户的主要设备，在电力系统中的主要作用是补 偿电力系统的无功功率，提高系统的功率因数， 改善电压品质，减少线路的损耗，提高电网输送 电能能力。电力电容器大量装设在各级变电站 和线路上。对于１ ｌＯｋＶ及以上变电站，电容器的 补偿容量可按变压器容量的１０％－－３０ｏ／￣定。本 文主要介绍变电站电容器的运行维护与故障处 理。 １严格控制电容器的运行电压、电流、环境 温度 １．１运行电压 运行中电容器内部的有功功率损耗由其介 质损耗和导体电阻损耗组成，而介质损耗占电 容器总有功功率损耗的９８％以上，其大小与电 容器的温升有关，可用下式表示： Ｐ－－Ｑｔａｎ￣ ）ＣＵ２ｔａｎ８＝０．３１４ＣＵｈａｎｇＱ＝ ０３】４ＣＵ０ 式中，Ｐ为电容器的有功功率损耗 ；Ｑ 为电容器的无功功率 神；ｔａｎ８为介质损失角 正切值；∞为电网角频率（ｒａｄ／ｓ）；Ｃ为电容器的电 容量（ Ｆ）；ｕ为电容器的运行电压（ｋ 。 由公式可知：当运行电压超过额定值将使 电容器过负荷，运行电压分别为电容器额定电 压的１ １∞ 或ｌ２ 寸，无功功率就分别增加了 ２１％或４４ｏ／ｏ；而电容器运行电压比额定值低，则 降低了无功出力，如运行电压为额定电压的 ９００／ｏ时，无功功率降低１９￣／ｏ，使容量没有充分利 用，也是不经济的。伺时运行电压升高，使电容 器发热而且温升也增加。由于电容器中介质损 失引起的有功功率损耗Ｐ＝ｏ￣ＣＵ２，ｔａｎ８也随着电 压值的平方变化，损耗经转换为热能而被消耗 的，运行电压升高，发热量也明显增加。电压太 高，还容易导致热击穿，造成电容器损坏。另一 方面，电容器的寿命随电压的升高而缩短，在高 场强下，绝缘介质老化加速，寿命缩短。因此电 容器运行电压原则上等于额定电压，并严格控 制在一定的范围以内，以保证电容器的安全运 行。 《变电站运行规程》中规定“电容器长期运 行中的工作电压不能超过电容器额定电压的 １．１倍。”在运行中应经常监视电容器的运行电 压，超过规定电压时应退出电容器组的运行。在 选择安装电容器组时也要考虑防止电容器发生 过电压运行，应根据系统运行电压水平选用合 适的额定电压的电容器。当每相的电容器由几 一１ １４一 中国新技术新产品 电压一般选择的。 ｌ＿２过电流 近年来，随着大型电弧炉、整流设备、家用 电器等非线性用电设备的广泛应用（如我公司 的２２０ｋｖ石扳路变电站所供负荷就有许多大 型炼钢炉、轧钢设备），各种谐波源产生的高次 谐波电流注入电网，从而引起电力系统的电压 和电流波形的严重畸变。电容器对高次谐波最 敏感，因为高次谐波电压叠加在基波电压上不 仅使电容器的运行电压有效值增大而且使其峰 值电压增加更多，致使电容器因过负荷而发热， 并可能发生局部放电损坏，高次谐波电流叠加 在电容器基波电流上使电容器电流增大，增加 了电容器的温升，导致电容器过热损坏。 电容器对电网高次谐波电流的放大作用十 分严重，一般可将５ 次谐波放大芝￣５倍，当系 统参数接近谐波谐振频率时，高次谐波电流的 放大可达１０－２０倍。因此，不仅须考虑谐波对电 容器的影响，还需考虑被电容器放大的谐波损 坏电网设备，影响电网安全运行。 国家标准规定：①电容器能承受１００倍额 定电流的涌流冲击，但每年这样的涌流冲击不 应超过１０００次；②电容器允许１＿３０倍额定电流 下长期运行，也即允许长期承受超过额定电流 的３０％的电流，其中，工频过电压引起的占 １０％，谐波过电压引起的占２Ｏ％；③对于电容量 最大正偏差１０％的电容器，其过电流允许值，可 宽放至１Ａ３倍额定电流。在实际的供电阿络中， 运行电压的升高和电源电压中的谐波往往是同 时存在的。如果要求电容器的实际无功功率不 超过额定无功功率的１３５倍，则允许运行电压 升高和允许某次谐波分量的大小两者之间是互 相限制的。在电容器运行中，发现严重过电流现 象，应进行具体分析找出过电流的原因。若运行 电压太高，可调整变压器分接头或在电压过高 时将电容器退出运行，如电流增大却没有伴随 电压增高时，说明存在高次谐波电流，应采取限 制谐波的措施：①在电网谐波量较高处安装谐 波监视仪，以监视分析谐波情况；②安装串联电 抗器；③变更系统。有条件时，将电力电容器改 接在短路容量大的电源系统，以避开谐振点；④ 安装无功补偿容量应比计算补偿容量至少小 ５％，目的是避免功率因数达到１发生谐振。 １－３环境温度 电容器和其他大部分电气设备（变，压器、发 电机）不同，它通常都是在满负荷下较长时间运 行的，而其他电气设备则负荷随时变化。因此， 环境温度对电容器的运行温度影响很大。有试 验表明，当温度升高ＩＯ￣Ｃ，电容器的电容量下降 速度将加快—倍。电容器长期处于高电场强度 和高温下运行将引起绝缘介质老化和介质损失 时，因浸渍剂粘度增加，流动性、吸气性变差，外 壳内部压力下降，局部放电电压降低，结果也会 引起电介质老化和击穿，降低电容器的使用寿 命。因此，一方面要选用其温度类别与实际的运 行环境温度相适应的电容器，另一方面在电容 器的安装使用中要特别注意电容器在实际使用 工况下的通风、散热和辐射问题，使电容器在运 行中所产生的热量能即使散发出去，在高温条 件下降低电容器内部的介质温度，以达到延长 电容器实际使用寿命的目的。 ２电容器的巡视检查、运行维护 为了保证电容器故障率下降，必须加强电 容器组的巡视检查、日常维护工作。结合《供电 公司变电站运行规程》的有关规定及运行经验， 总结出以下一些有效措施： 外壳各部是否渗漏；外壳是否鼓肚，膨胀量 是否超过正常热胀冷缩的弹性许可度；室外电 容器组未涂冷锌的还应检查外壳油漆是否脱 落、生锈，当脱落或生锈较严重时可涂冷涂锌解 决；套管是否清洁，完整，有无裂纹，放电现象；引 线连接处，各处有无松动，脱落或断线，发热变 色。电容器容量与熔断器容量的配置必须相符 等。严禁电容器带病运行。 应保证电容器不受油、水、雨、雪的侵蚀，不 受日光直晒。电容器室应有良好的通风，室内温 度应满足制造厂家规定的要求，无规定的，一般 运行环境温度范围应控制在±４ ℃。 运行中电容器出现不正常的异响时，说明 内部有局部放电现象产生，应退出运行。另外， 当电容器喷油或起火、接头严重过热、套管严重 放电闪络、电容器爆炸时，都必须将电容器停止 运行。 电容器停电安全技术要求：①断开开关，拉 开两侧刀闸；②放电至少３ｍｉｎ后，验明无电推 上接地刀闸；③为防ｌＥ操作过电压，电容器与变 压器或馈电线路停、送电时，禁止同时投切。 接地应良好，运行中每月应对放电电阻及 其回路进行一次检查，确认是否良好。停电检查 工作，应严格执行《电工安全工作规程》，电容 器接地前应逐相充分放电，星形接线电容器的 中性点应接地，串联电容器及与整组电容器脱 离的电容器应逐个放电，装在绝缘支架上的电 容器外壳也应放电。 正确进行电容器的投切操作。电容器的投 入或退出，应根据母线电压曲线或按定值由无 功自动投切装置来实现。在投入电容器远行前， 应检查电容器保护在加用位置。正常情况下电 容器开关处在热备用状态，投入后应认真检查 开关位置及电流电压变化情况。投切方式目前 主要有两种，—种是通过电压无功综合控制装 置进行自投切，另一种就是由运行人员根据调 工业技术 Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ— ａＺｎＵｄ—Ｉ ＵＰ Ｎｒｏｄｕ Ｕｃ．ｔ￣ｓ嗣囵团图蓬豳■嵋■ 囡■ ■ ■■啦＿ 双碱法在电厂锅炉脱硫中的应用 滕家兴 张云季 （大唐哈尔滨第一热电厂，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：本文针对电厂锅炉实际运行中二氧化硫排放量较高的问题，对尾部烟道增加脱硫装置，并简介了双碱法脱硫工艺和减排效果。 关键词：二氧化硫减排；双碱法脱硫工艺；尾部烟气 烟气处理系统：锅炉烟气通过电除尘器进 量０．９９％计算，全厂ＳＯ２生成量约为４７８４吨 某电厂３台１３０ｔ／ｈＣＦＢ锅炉，为了满足环 入喷雾旋流脱硫塔前的短管喷淋段，进行预脱 年，脱硫总效率按９４￣／ｄｔ￣，烟气中Ｓ０ 排放总 满足总量控制要求。 保要求，走可持续发展道路，采用二级脱硫工 硫，预脱硫后的烟气从底部进入喷雾旋流脱硫 量为２８７吨年，艺，一级采用炉内气力喷钙法，二级采用对尾部 塔，与喷淋液逆流接触高效脱硫，在雾化增湿和 ４经济分析 烟气进行双碱法脱硫处理工艺，建成后二氧化 ４．１成本计算 级脱硫后进入旋流塔板，在叶片导向作用下 硫排放将达到火电厂第Ⅲ时段烟气排放标准， 烟气旋转上升，在上升过程与脱硫液相接触，将 运行费用主要有电费、水费、人工费、药剂 同时满足总量控制要求。 脱硫液高度雾化，促使气液间有更大的接触面 费等。电费的支出项目为脱硫液循环泵等的耗 ２双碱法脱硫工艺 积，液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气 电，年运行按３００天计，电费约２８．８万元；系统 双碱法脱硫工艺是先用可溶性的碱『生清液 液间的接触，最终被甩到塔壁上，经过溢流装置 需定期补充水，本设计中用工业循环水等进行 作为吸ｑ女剂吸收ＳＯ：，然后再用石灰乳或石灰对 收集后，沿壁流下。大部分的二氧化硫和烟尘经 补充，因此水费约３．６万元；本脱硫除尘系统由 吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中， 过喷雾旋流塔的处理，其出口烟气的含尘浓度 于运行、维护管理简便，可以由司炉工兼管，所 使用了不同类型的碱，故称为双碱法，一般采用 在５０ｍｇ／Ｎｍ，以下，二氧化硫脱除率在８０％以 以人工费用增加４万元；药剂费初步估算２０８．７ 钠和钙两种碱液。双碱法的明显优点是脱硫效 上。完成脱硫后的烟气在塔体上段通过高效组 万元佯，其中氧化钙约１３５．８万元佯，碳酸钙约 率高，投资费用省等。 合除雾装置（有四级除雾设施，去除机械雾滴效 ２３万元年，氢氧化钠约７０．６万元『年；总计费用 钠、钙双碱法是以Ｎ％ＣＯ 或ＮａＯＨ溶液为 率在９９．８％以上）除去烟气中的雾滴，净化后的 为２５Ｚ３万元，年。『 第一碱吸收烟气中的ｓ０ ，然后再用石灰作为第 烟气经副塔后由引风机引至烟囱排放。 ４２经济效益计算： 二碱，对吸收液进行再生。再生后的吸收液可循 脱硫液循环系统：脱硫液在脱硫塔内与二 全排放Ｓ０ 排污费＝６０ｏ元，吨４７８４吨／ ０．９５＝３０２．１５万元，年 环使用。其反应原理是： 氧化硫充分接触、反应后，经塔体底部排灰水沟 ２．１吸收反应 流入混合池，部分溶液流人反应池，与石灰（或 减排后Ｓ０２排污费＝６ｏｏ元饨２８７嘟 Ｎａ ｃｏ！＋ Ｄ２一Ｎａ Ｄ３＋ｃｏ！Ｔ （１） 电石渣）浆液进行再生反应，反应后池渣进入浓 ０．９５＝１８ １２ 瓦ｊ 年 ２ＮａＯＨ＋ｓｏ！一Ｎａ２ｓＱ＋Ｈ２０ （２） 缩沉淀池，清液返回混合池，在混合池中补充一 节约排污费用＝３０２．１５—１８．１２＝２８４．０３万 Ｎａ２ ＋ ＋Ｈ２０＿一＋２ＮａＨＳＯｓ （３） 定量的钠碱后，由循环水泵打人喷雾旋流塔循 元／年 脱硫液经反应池后， 该过程中由于使用钠碱作为吸收液，因此 环使用。脱硫渣处理流程：节约成本＝２８４０３＿２５２３＿３１．７３万元侔 吸收系统中不会生成沉淀物。此过程的主要副 钠碱得到再生，脱除的二氧化硫生成亚硫酸钙， ５环境效益及社会效益 反应为氧化反应，生成Ｎａ：ＳＯ ： 通过鼓入的空气氧化成硫酸钙，再通过排浆泵 本项目工程建成后每年将少排放４４９７吨 ２Ｎａ２ ＋０２＿＿÷２Ｎａ２ｓｏ， （４） 打人灰水分离器成为含水量不高于６０％的灰渣 二氧化硫，能有效的减少对当地区域大气环境 ２．２再生过程佣石灰浆液） 外排。本工艺的主要优点：脱硫效果好，脱硫效 的污染，并使企业在发展的同时，对环境的污染 ０％以上；防结垢、防堵、防腐蚀性能好，运 降到最低限度，提高企业的可持续发展能力和 ＣａＯ＋Ｈ ０一Ｃａ（ＯＨ）， 圆 率在８行稳定，安全胜能高；投资省、运行费用低，具有 竞争实力。另外还可以将化工行业的废碱液（电 ２＾ 舀 ＋Ｃａ（ＯＨ）２一 ＋ＣａＳＣ￣‘ Ｄｌ ｆ６１ 良好的经济性；阻力小，压降低；操作弹性宽， 石渣）等综合利用，用于取代氧化钙，起到非常 运行管理方便。 显著效果。既提高脱硫效率，又节约原材料消 ＋Ｃａ（ＯＨ）２—２ＮａＯＨ＋ｃａｓ％１Ｈ０ｌ ３脱硫效率计算 耗，而且还符合国家目前大力提倡的循环经济 再生后所得的ＮａＯＨ液送回吸收系统使 针对实际隋况，采用循环流化床炉内喷钙 政策。因此双碱法脱硫工艺在中小型热电厂有 用。所得半水亚硫酸钙可经氧化生成石膏（Ｃａ— 干法脱硫和炉外钠、钙双碱简易湿法脱硫相结 推广应用价值，具有显著的环境效益和社会效 Ｓ０４＂２Ｈ２０）。 合的脱硫工艺。此系统建成后经调试运行，综合 益。 ｔｔ￣ｂ，在运行过程中，由于烟气中还有部分 数据如下：参考文献 未脱硫时监测得烟气中ＳＯ：浓度约为 的氧气，所以还有副反应——氧化反应发生： ２０００ｍｇ／Ｎｍ３，投入炉内脱硫后，监测烟气中ｓ０： 【１］赵森林，魏彦君．浅谈中小型锅炉烟气脱硫工 Ｈｓｏ ＋ １ｏ｛々Ｓｏ ～＋Ｈ 浓度约为８００ｍｇ／Ｎｍ，，可以得出炉内脱硫效率 艺的应用叨．河￣２ｏｏ８，１． 约为６０￣７０；再投入炉外脱硫后，监测烟气排放 『２］王凤印，王翠苹．循环流化床烟气脱硫技术的 ２ＣａＳＯ３’ ２０＋０２＋３ ０—２ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ ｆ９１ ｓ０ 浓度约为１２０ｍｇ／Ｎｍ ，炉后脱硫效率约为 研究现状Ｌ丌吨力环境保护２ｏｏ５，４ 整个工艺由三大部分组成：烟气处理系统、 ８５％。因此，脱硫总效率为６Ｏ％斗（１－６０％）ｘ８５Ｃ／￣＝ 徐有宁，关多娇．燃煤电厂烟气脱硫技术及脱 脱硫液循环系统和脱硫渣处理系统。 ９４％，根据全厂燃煤量３０．２万吨年和燃煤含硫 硫工艺选择佃．东北电力技术２ｏｏ８，６ １栅述 一，２．ｚ度部门颁发的电压曲线来进行。例如，我公司调 度部门每天早上负荷高峰期对一些２２０ｋＶ变电 站下达投入两组电容器的命令，到了晚上负荷 低谷期下达切除两组电容器的命令。 ３电容器在运行中的常见故障及应对措施 电容器运行时的电压允许范围：电容器必 须能在１．０５倍额定电压下长期运行，并在一昼 夜中，在最高不超过１．１倍额定电压下允许运行 时间不超过６ｈ；当周围空气温度２４ｈ平均最高 值低于标准１ａ℃时，电容器能在１．１倍额定电压 下长期运行。电压升高也会引起电容器的过流。 电容器应能在１－３倍过电流情况下长期工作，运 行中超过规定时应将电容器退出工作。 运行中的电容器出现不正常的异响时，说 明内部有局部放电现象产生，电容器渗漏油、外 壳鼓肚，膨胀的现象时，有可能是由于运行温度 过高、运行电压过高或高次谐波引起过电流，应 立即将电容器退出运行，查明具体原因，找出对 策。 当电容器的熔断器熔丝熔断时，应向值班 调度员汇报，待取得同意后，再断开电容器的断 路器。在切断电源并对电容器放电后，先进行外 部检查，检查电容器是否鼓肚、过热、开裂、以及 熔丝元件熔断状况。如未发现故障迹象，可换好 熔断器熔丝后继续投人运行。如经送电后熔断 器的熔丝仍熔断，则应退出故障电容器，并恢复 对其余部分的送电运行。对于电容器组而言，每 只电容器都有单独的熔断器。所以，当某一只电 容器故障时，其熔丝熔断，不致影响其他电容 器，熔丝可按１５～２５倍额定电流选择。 合闸投入电容器前，必须放电完毕，禁止电 容器带电荷时合闸。保护装置自动跳闸后，电容 器不得强行合闸送电，要判明原因并经处理后 再投人运行。另外，电容器上不允许安装自动重 合闸装置。 当电容器喷油、着火时，应立即断开有关设 备的电源，并用沙子或于式灭火器灭火。此类事 故多是由于系统内、外过电压，电容器内部严重 故障引起的。 参考文献 ｆ１１华北电业管理局组编．变电运行技术问答ｆＭ］． 北京：中国电力出￣２０ｏｏ． 中国新技术新产品 一ｌｌ５一