低压电网无功补偿浅析
来源:用户上传
作者:
摘要：十二五国家发展规划的实施、电力工业的快速发展和技术进步、节能降损管理的加强，促使我们重视电网能源利用问题，由于补偿无功功率可以增加电网中有功功率的输送比例；减少发供电设备的设计容量，减少投资；降低线损等因而在节能降损中发挥重要作用，由此也直接决定和影响着供电企业的经济效益，所以规划、设计和实施无功补偿势在必行。
关键词：节能降损；无功补偿；经济性
1无功补偿的提出
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，可以提供感性负载所消耗的无功功率，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。
经验数据考虑：系统中每投入1kvar无功功率，在发电厂的直配电路中节约有功功率为0.03kw，在二级变压供电时节约有功功率为0.06kw，在三级变压供电时节约有功功率为0.09kw。以上数据可以看出，无功补偿的重要性，尤其是在供电末端来补偿无功的社会效益，在线路末端看每投入1Kar电容器，每天将为系统节约 0.09×24=2.16KW的有功功率。这说明无功补偿将在节能降损中起到重要作用。
随着十二五国家发展规划的实施，电力工业的快速发展和技术进步，以及节能降损管理的加强要求，我们也应重视无功补偿问题的研究和实施。
2 采取无功补偿措施的意义
在全国供用电规则中规定：
当电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；，其它100KVA及以上电力用户和大中型电力排灌站功率因数为0.85以上；农业用户功率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述规定的用户，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其进行罚款----利率电费。要提高企业用电功率因数，必须进行无功补偿，并做到随其负荷和电压的变动及时投入或切除，防止无功电力倒送；且规定无功电力应就地平衡。
无功补偿的意义在于：
1）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数
2）减少发、供电设备的设计容量，减少投资。
如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
3）降低线损。
由功率因数调整引起线损率差公式ΔΡ%=（1- cosΦ/cosΦ’）×100%得出其中cosΦ’为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则cosΦ’>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
3 常用无功补偿方法
常用无功补偿方法是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
电网中常用的无功补偿方式包括：
1）集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组。
2）分组补偿：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。
3）单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器。
加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
在确定无功补偿容量时应注意：
1)在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，造成不经济。
2)功率因数越高，每千伏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。
无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式，因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。同时它有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：
Q≤UΙ
式中：Q---无功补偿容量（kvar）；
U---电动机的额定电压（V）；
Ι---电动机空载电流（A）；
但是无功就地补偿也有其缺点：不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿，其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。
4 低压电网无功补偿措施方法
关于10kV线路补偿容量及安装位置的确定方法如下
若干线的电流I,电压U,自然功率因数cosФ时，按照目标功率要求计算补偿容量，计算公式采用：
安装位置应选择干线靠近负载较大的杆位，尽量做到集中就地补偿，减少线路长距离无功电流的传输。
线路电压电流及自然功率因数未知时，应了解线路用户负载的主要类型，线路负载的分布密度，选择负荷密度最大，负载较为集中的干线的分支点安装，补偿容量按照配变总容量的3∽15%选择，其中配变空载容量一般选取配变总容量的3∽5%，空载补偿电容器组一般可设置为固定补偿组，另根据线路负载波动变化情况设置1∽2组自动投切组。
通常10kV线路补偿装置因受限于安装空间及重量限制，不宜设计补偿容量较大及分组较多，一般单台总补偿容量≤900kvar,分组小于1组固定补偿+2组自动补偿，若补偿容量较大时，应选择不同干线位置，实行多点补偿，不仅易于安装，且补偿效果较好。
10kV线路补偿通常由于补偿容量较小，因此电容器组设计采用不串联电抗器方法，若线路电能质量较差，谐波含量较高时，须考虑设计加装调谐电抗器，并对安装容量，安装位置及安装方式具体要求设计，安装位置应尽可能靠近谐波源位置，以减小谐波对其它支路的影响。
10kV线路补偿设计时，通常需要电力公司提供线路布线图及各级配变安装容量数据，用于计算干线及支线长度，总配变安装容量及各支路安装容量。补偿位置的选择原则通常为应尽量靠近线路末端，若前端支线配变安装容量较大时，应优先大容量支路的线路补偿。因此补偿点的选择应视负载大小的分布而确定，避免出现过补偿。
5 实施无功补偿后经济性的提高
采用合理有效的无功补偿后，约可以使系统电流下降30%，即线路及变压器上的损耗可降为(1-30%)2R=0.49R。线路损耗可降低51%左右，这充分体现了无功补偿对于节能的密切关系。
另一方面，由于有效的补偿可使系统电流下降30%，那么合理的补偿后，可提高发电厂，变配电设施30%的带载能力，其设施所产生的巨大社会效益是显而易见的。
此外，无功补偿装置的作用还体现在改善电能质量、稳定电压及滤除系统高次谐波等诸多方面有着积极的作用。
无功补偿作为唯一在供电政策以及电力法中提到的节能措施，作为节能降耗的生力军，无功补偿装置的正确设计和使用应该在供电企业和用户，尤其是大工业用户引起重视，从而为国家节能减排、绿色环保作出贡献。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-584757.htm
