超级电容在变电站直流系统中的应用

超级电容在变电站直流系统中的应用

　1.3电解电容储能直流屏

　　二十世纪60-70年代，由于电解电容储能直流系统，投资小，维护量小，在110kv以下小型变电站得到广泛的应用。经过多年的运行暴露出一个致命的缺陷：由于储能电容的容量只有数千微法，事故分闸的可靠性差。在全国范围内造成多起事故。目前，这类直流系统面临更新改造阶段。

2.超级电容用于直流屏的有关实验

　　针对以上直流屏存在的问题，能不能有一个更好的方案来解决？现在，由哈尔滨巨容新能源有限公司。 产品技术水平居世界领先地位。开发出来的“超级电容器”，容量达30f-180f. 用它来完全取代蓄电池， 将成为事实

　　它是一种专门用于储能的特种电容，实现了电容量由微法向法拉级的飞跃，是一种理想的大功率物理电源。它不需要任何维护和保养，寿命长达10年以上，用它来代替老式电容储能硅整流直流屏，和蓄电池将产生革命性的进步。

　　2.1、用超级电容对断路器合闸的试验：

　　实验地点：武汉市白沙洲水厂变电站 615柜。 高压断路器型号kyn—10—10ⅱ型

　　额定电压：10kv，额定电流：1000a 操作机构型号cd—10ⅱ。合闸电压直流220v，电流100a。

　　试验方法：模拟正常方式合闸，按下合闸接钮，记录合闸次数和电容端电压，见下列：

　　合闸次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

　　电容端电压v 245 240 235 230 225 220 215 210 203 197 190

　　共合闸15次，每次都合闸成功，考虑到从第9次开始电容端电压已降至额定电压-10%以下，可靠性变差，合闸速度变慢，剔除不算，因而可作如下结论：

　　电容充电至+10%额定电压时，可对cd—ⅱ型电磁机构可靠合闸大于8次，每次合闸使电容端电压下降5v。

　　2.2超级电容充电时间测试：

　　超级电容的初充电，如不加限流电阻，相当于发生短路。生产厂家推荐使用1000w碘钨灯作限流电阻，其冷态电阻较热态电阻小近10倍，符合电容电压上升后宜减小限流电阻的要求。以下试验数据均是串入1000w碘钨灯实测的数据。

　　用变电站直流电源充电：

　　时间（秒） 0 30 45 55 60 80 120 180

　　充电电流 （a） 4.5 3 2.5 2 1.8 1 0.2 0.05

　　2.3 超级电容自放电测试

　　将超级电容充至242v后，与负载完全脱离，隔日同一时间测量电容端电压记录如下：

　　时间 6月24日 6月25日 6月26日 6月27日 6月28日

　　电容端电压v 260 233 212 194 178.6

　　δv/h 1.12 0.88 0.74 0.645

　　注：δv/h为电容端电压下降速度，用下降电压变化量除以小时。

　　小节：端电压下降速度与是否经过浮充有关，未经浮充开始几个小时达2～3v/h，既每小时下降2～3v，经过浮充半小时以后，自放电速度明显变缓，可能是电容内部电荷来不及分布均匀有关。在正常运用时，超级电容处在长期浮充状态，完全断开负载后可维持有效电压达3天（72小时）。

　　2.4带经常性负载的放电试验：

　　模拟当电网失电后，由电容放电来维持直流母线电压的试验。根据电力工程设计手册中，关于直流系统控制母线电压允许波动范围为85%～110%vn，vn=220v时，电压波动范围为187v～242v。下面是母线电压242v，电容放电至187v时，不同负载的维持时间的实测值。

　　容量30f的超级电容

　　经常性负载（a） 5 4 3 2 1

　　维持母线电压时间（分） 11 14 18 27. 54

　　小节：中小型变电站如将信号灯换成led节能灯后，控制母线电流一般小于2a，将保持30分钟的跳合闸能力。在实际运用中，将配备2只电容，一只为热备用，另一只为冷备用。 防止因雷击， 或电力系操作过电压而造成的损坏。 可将冷备用一套应急投入。