科技成果

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成果名称: 一种110kV集合式高压并联电容器装置

成果登记号: 9612019Y0683

第一完成单位: 合容电气股份有限公司

联 系 人: 刘文

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 新能源与高效节能

应用行业: 电力、热力、燃气及水生产和供应业

成果简介:

《BAMH126.3/√3-80000-1W特高压大容量集合式并联电容器》项目是合容电气股份有限公司承担国家电网公司总部2015年科技项目《特高压紧凑型并联电容器装置关键技术研究》的子课题,期限为三年。受国网陕西省电力公司电力科学研究院委托,合容电气股份有限公司和中国电力科学研究院武汉电科院、西安西电电力电容器有限责任公司、武汉大学、华北电力大学合作开发。

  110kV集合式并联电容器成套装置由集合式电容器、油浸电抗器、罐式避雷器、保护CT、GIS组合电气、GIS管道母线等组成。整个装置设计为全GIS结构,集合式电容器和油浸电抗器均由110kV油/SF6套管引出,各连接部位由GIS管道连接。为国际首台电压等级最高、容量最大的集合式电容器成套装置。主要用于占地面积有限或抗震要求较高地区的主变压器110kV侧,进行工频电力系统的无功补偿,以提高电网功率因数,减少线路损耗,充分发挥供配电的效率,改善和提高供电电压质量,具有抗震性能好,占地面积小,安装维护量小等优点。

  装置采用新型集合式电容器单元、油浸铁心式串联电抗器内置一体化技术、多平台分级绝缘技术和电容器装置与GIS管道化连接技术,实现特高压交流工程用并联电容器装置的紧凑型结构设计。在满足特高压变电站运行要求的同时,减小并联电容器装置的占地面积,从而节约整个变电站的占地面积。一定程度提高并联电容器装置的抗震性能,解决东部发达地区征地困难、抗震要求较高地区特高压交流变电站选址困难的问题。 

合容电气股份有限公司主要承担电容器样机的研制工作,研究的课题包括以下三个方面的内容:

课题1:大容量集合式并联电容器单元设计选型技术研究;

课题2:特高压工程用紧凑型并联电容器装置设计方案研究;

课题3: BAMH126.3/√3-80000-1W集合式电容器样机研制。

  三年来,在各级领导的带领下,项目组成员齐心协力克服困难、攻克难关,完了任务书规定的全部内容,成果和达到的技术性能指标如下:

(1)提出了采用单台 80Mvar、40Mvar 和 20Mvar 三种容量的 110kV 集合式电容器布置方案,经过综合分析节省占地面积、抗震性能和外部接线方式,选取单台 110kV、80Mvar 集合式电容器布置方案为最佳方案, 该方案比框架式装置占地面积减少 41.6%。在此基础上提出了五种不同 内部结构和保护方式的 80Mvar 集合式电容器的详细设计方案,并分别 进行了爆破能量、继电保护整定值和可靠性的计算校核,通过分析对比最终确定采用 8 串 16 并,共 128 台电容器内单元,4 绝缘平台和单桥差保护方式 80Mvar 集合式电容器的技术方案; 

(2)进行了三种规格不同的内熔丝熔断性能试验研究,通过熔断能量计算分析确定选用 ф0.4mm 规格的内熔丝。对高压并联电容器试品分别在高温条件下进行了 1.5Un、1.6Un、1.7Un、1.8Un、1.9Un 工频极限电压耐压试验研究,验证了产品绝缘结构设计的可靠性。依据研究结果设计的BAM9.11-625-1电容器内单元已通过了国家检测中心的型式试验检测;

(3)完成了 110kV、80Mvar 集合式电容器单元内部分级绝缘平台结构设计,研发了新型的35kV/110kV 玻璃钢材料工字型绝缘支撑件,并进行了模拟现场条件的试验研究,结果证明该分级绝缘平台结构设计在保证机械强度的同时,满足了集合式电容器单元主绝缘和内部散热的要求;

(4)完成了BAMH126.3/√3-80000-1W集合式电容器的噪声计算报告,基于"电致震动"频响函数对电容器在指定工况下的振动情况做了评估,并在此基础上进行了电容器单元各面的振动。BAMH126.3/√3-80000-1W集合式电容器的声功率级为67.7dB(A)。

(5)完成了BAMH126.3/√3-80000-1W集合式电容器的抗震计算报告。在重力、风载荷、油压和地震波(最大加速度X方向为 0.4g,Y方向为 0.34g)作用条件下的机械强度和抗震性能仿真研究,结果表明紧凑型集合式电容器各主要部 件的安全系数范围为 3.33~12.9,均大于国标要求的安全系数 1.67,经专家组现场评估该电容器装置结构整体抗震强度性能满足 0.3g 输入(抗震烈度8级)的技术要求;

(6)完成了特高压交流工程用BAMH126.3/√3-80000-1W集合式电容器的科技查新报告;

(7)研制完成了国内首台 110kV、80Mvar集合式并联电容器样机, 并通过了国家检测中心检测测试。 

  2017年合容电气股份有限公司研制成功BAMH126.3/√3-80000-1W集合式并联电容器,电容器采用新型集合式电容器单元、多平台分级绝缘技术,提高电容器耐爆能量。电容器本体设计有带信号采集器的端子箱,用于采集电容器运行过程中的电压、电流、温度、压力、瓦斯等信号,便于监测电容器的运行状态。电容器装置采用油/SF6套管出线,用GIS管道连接,实现特高压交流工程用并联电容器装置的全绝缘紧凑化设计。

  该项目电容器样机完成了试验报告、科技查新报告、噪声计算报告、抗震计算报告、抗震见证审查意见、3项专利和1篇论文。于2018年6月12日在合容电气股份有限公司完成厂内评审,项目最终于2018年7月27日在武汉通过国家电网公司的验收,受到专家的一致好评。