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輸配電設備的高低壓無功補償方法

  一、為了最大限度地減少無功功率的傳輸損耗,提高輸配電設備的效率,無功補償設備的配置,應按照“分級補償,就地平衡”的原則,合理布局。

  (1)總體平衡與局部平衡相結合,以局部為主。

  (2)電力部門補償與用戶補償相結合。

  在配電網絡中,用戶消耗的無功功率約占50%~60%,其余的無功功率消耗在配電網中。因此,為了減少無功功率在網絡中的輸送,要盡可能地實現就地補償,就地平衡,所以必須由電力部門和用戶共同進行補償。

  (3)分散補償與集中補償相結合,以分散為主。

  集中補償,是在變電所集中裝設較大容量的補償電容器。分散補償,指在配電網絡中分散的負荷區,如配電線路,配電變壓器和用戶的用電設備等進行的無功補償。集中補償,主要是補償主變壓器本身的無功損耗,以及減少變電所以上輸電線路的無功電力,從而降低供電網絡的無功損耗。但不能降低配電網絡的無功損耗。因為用戶需要的無功通過變電所以下的配電線路向負荷端輸送。所以為了有效地降低線損,必須做到無功功率在哪里發生,就應在哪里補償。所以,中、低壓配電網應以分散補償為主。

  (4)降損與調壓相結合,以降損為主。

  二、影響功率因數的主要因素

  功率因數的產生主要是因為交流用電設備在其工作過程中,除消耗有功功率外,還需要無功功率。當有功功率P一定時,如減少無功功率Q,則功率因數便能夠提高。在極端情況下,當Q=0時,則其力率=1。因此提高功率因數問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。

  2.1、異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備

  異步電動機的定子與轉子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率,它和負載率的大小無關。因而,為了改善電力系統和企業的功率因數,變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態。

  2.2、供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響

  當供電電壓高于額定值的10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,據有關資料統計,當供電電壓為額定值的110%時,一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時,無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以,應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。

  2.3、電網頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

  2.4、以上論述了影響電力系統功率因數的一些主要因素,因此必須要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方法,使低壓網能夠實現無功的就地平衡,達到降損節能的效果。

  三、低壓配電網無功補償的方法:

  a.隨機補償隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接,通過控制、保護裝置與電機,同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗,以補勵磁無功為主,此種方式可較好地限制用電單位無功負荷。隨機補償的優點:用電設備運行時,無功補償投入,用電設備停運時,補償設備也退出,而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活,維護簡單、事故率低等。

  b.隨器補償隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側,以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功,配變空載無功是用電單位無功負荷的主要部分,對于輕負載的配變而言,這部分損耗占供電量的比例很大,從而導致電費單價的增加。隨器補償的優點:接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功,限制農網無功基荷,使該部分無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低無功網損,具有較高的經濟性,是目前補償無功最有效的手段之一。

  c.跟蹤補償跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置,將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶,可以替代隨機、隨器兩種補償方式,補償效果好。跟蹤補償的優點是運行方式靈活,運行維護工作量小,比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。應優先選用跟蹤補償方式。

  四、高壓配電網無功補償:

  1.國家電力公司下發關于電力行業創一流的文件中,要求10kV功率因數不小于0.9,線損不大于5%,及電壓質量和無功補償的運行管理等內容,其主要解決的問題關鍵之一,是在10kV線路中投入一定的電容器,采用固定或自動相結合的投入方式實現無功補償。如果在一條供電線路中投入固定的電容器組,一般是按線路低負荷進行計算,而自動補償量是在線路滿負荷時計算出來的值,一條線路有固定和自動補償兩種方式相互配合,即可達到理想的效果。

  2.無功補償的原則是就地平衡,根據農網配電線路的實際情況比較復雜,不可能是統一模式,所以要采用分散和集中、固定和自動相結合的方法,分三步進行:一是變電所內按主變壓器容量的15%左右安裝固定補償電容器組。二是在線路負荷中心或某處按低負荷時的無功需求量安裝固定補償電容器組。三是在線路負荷中心的上側安裝自動補償電容器組。

  3.對于農網主要使用的10kV配網系統,完整的無功補償應該包括變電站集中補償、10 kV線路補償和用戶端低壓補償,再加上隨機補償,即“3級補償+隨機補償”(“3+1”模式)。經驗估算:當COSφ約在0.6~0.7時,可按饋路實際負荷的15%左右補償;或按無功缺口的2/3補償。

  4.考慮到兼顧降低線損、提高力率與電壓的效果,線路補償原則是通過在線路電桿上安裝電容器實行單點或多點電容器補償,單點補償地點選在離線路首端2/3處,補償的容量應為無功負荷的2/3;兩點補償分別裝設在距首端2/5和4/5處;若線路較長,負荷較大,實施固定補償與自動補償相結合、在線路上三點進行分散補償:第一組裝設在該線路2/7處為固定補償;第二組為自動補償,裝設在該線路的4/7處,也是負荷較為集中地段;第三組為固定補償,裝設在該線路的6/7處;多點補償是采用分支線分段補償方式,對分支較大或線路較長負載自然功率因數低的線路進行補償。根據農村實際狀況,農網線路補償的補償點不宜過多;控制方式應從簡;保護方式可采用熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓簡單保護。

  5.確定某一條配電線路的補償容量,應根據該線路的平均無功負荷和最小無功負荷計算,當線路的最小無功負荷小于平均無功負荷的2/3時,考慮到無功不應倒送,可安裝固定的補償裝置,但應按最小無功負荷確定補償容量。當線路中有較大無功負荷點時,除應考慮與線路始端的距離外,也應考慮大的無功負荷點。實際裝設補償裝置每組以100~200kvar為宜。


【上一個】 煤礦井下供配電系統無功補償的探討 【下一個】 工業電網中的諧波治理和無功補償


 · 輸配電設備的高低壓無功補償方法

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