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配网无功补偿及补偿效益分析

2017-04-06 15:00:12 水阻柜网 阅读

1 无功补偿概述

 电网中的电力负荷如电动机变压器等,大部分属于感性负荷,在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后,可以提供感性电抗所消耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率,由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿。无功补偿可以提高功率因数,是一项投资少,收效快的降损节能措施。

 电网中常用的无功补偿方式包括:①在变电所母线集中安装并联电容器组;②在高低压配电线路中分散安装并联电容器组;③在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器;④在单台电动机处安装并联电容器等。

 加装无功补偿设备,不仅可使功率消耗减小,功率因数提高,还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。

 确定无功补偿容量时,应注意以下两点:①在轻负荷时要避免过补偿,倒送无功造成功率损耗增加,也是不经济的。②功率因数越高,每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小,通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿。

 2 无功补偿改善电能质量

 电网中无功补偿设备的合理配置,与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。

 负荷(P+JQ)电压损失ΔU简化计算如下:ΔU=(PR+QX)/U(1)

 式中 U-线路额定电压,kV    

P-输送的有功功率,kW

Q-输送的无功功率,kvar

R-线路电阻,Ω

 X-线路电抗,Ω

安装补偿设备容量Qc后,线路电压降为ΔU1,计算如下:ΔU1=[PR+(Q-Qc)X]/U

 很明显,ΔU1<ΔU,即安装补偿电容后电压损失减小了。由式(1)、(2)可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下:ΔU-ΔU1=QcX/U

 由于越靠近线路末端,线路的电抗X越大,因此从(3)式可以看出,越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。

 3 无功补偿降低电能损耗

 安装无功补偿主要是为了降损节能,如输送的有功P为定值,加装无功补偿设备后功率因数

 由cosφ提高到cosφ1,因为P=UIcosφ,负荷电流I与cosφ成反比,又由于P=I2R,线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cosφ升高,负荷电流I降低,即电流I降低,线路有功损耗就成倍降低。反之当负荷的功率因数 从1降低到cosφ时,电网元件中功率损耗将增加的百分数为ΔPL%,计算如下:ΔPL%=(1/cos2φ-1)·100%

4 无功补偿挖掘发供电设备潜力

 (1) 在设备容量不变的条件下,由于提高了功率因数可以少送无功功率,因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP计算如下:ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)

 (2) 如需要的有功不变,则由于需要的无功减少,因此所需要的配变容量也相应地减少ΔS计算如下:ΔS=S-S1=P(1/cosφ-1/cosφ1)(6)

 可以减少供电设备容量占原容量的百分比为ΔS/S计算如下:ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1) 

 (3) 安装无功补偿设备,可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后,使无功负荷降低,发电机就可少发无功,多发有功,充分达到铭牌出力。

 5 无功补偿减少用户电费支出

 (1) 可以避免因功率因数低于规定值而受罚。

 (2) 可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗,因而相应可以减少电费的支出。

 综上所述,采用无功补偿可以提高功率因数,是一项投资少,收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济、投资省、可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。我国各地区配网和农网很多地方平均功率因数偏低,有降低线损的潜力。通过计算,采用补偿电容器进行合理的补偿一定能取得显著的经济效益。


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