1身份证号码：13092919861202xxxx；2 身份证号码：13022119860201xxxx 河北沧州 061000
随着工业的发展，电能成为现代工业的主要能源，电能质量的好坏，直接影响到工业设备的运行及企业的经济效益、社会效益等。在电力系统的运行过程中，通常用功率因数来衡量电网运行的效率，功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的实在功率中有功功率的有效利用的程度。为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好，下面根据现场实际对中关35KV变电站进行无功补偿设备改造工作，具体如下：
一、背景介绍：
中关35KV变电站有2条35KV进线、2台20000KVA主变，2组3000Kvar补偿电容，运行方式为：1条进线带2台主变运行，每月负荷变化在4500-8500KW范围之内，功率因数最低0.83，每年需要交纳罚款在几十万元，现在需要将功率因数提高到0.9-0.95，以达到国家电网对用户功率因数的要求。2组3000Kvar无功补偿电容器分别安装与10KV母线2段，型号：BAM-11/（3^1/2）-334-1W，电容26.47μf，容量334Kvar，系统电压线10.4KV。由于现在处于生产基建阶段，导致电容器不能投入运行，现急需进行技术改造，完成无功补偿设备正常投运工作。
通过最小负荷和最大负荷2种方式确定中关铁矿高压供电系统需要投入无功补偿容量的范围，从而确定针对变电站内无功补偿设备最优的改造方案。
1）最小负荷、功率因数提高到0.90：
总负荷为4500（KW），补偿前的功率因数为COSΦ1=0.83现要求将功率因数补偿到COSΦ2=0.90；
则补偿前的容量 S1=P/a1=4500/0.83=5422KVA
补偿前的无功功率 Q1=[（P/a1）^2-P^2]^1/2
=[（5422）^2-4500^2]^1/2=3025Kvar
补偿后的容量 S2=P/a2=4500/0.90=5000KVA
补偿后的无功功率Q2=[（P/a2）^2-P^2]^1/2
=[（5000）^2-4500^2]^1/2=2179Kvar
上式Q1-Q2即为需要补偿的无功容量，
Q=Q1-Q2=3025-2179=846Kvar
2）最大负荷、功率因数提高到0.90：
总负荷为8500（KW），补偿前的功率因数为COSΦ1=0.83现要求将功率因数补偿到COSΦ2=0.90；
则补偿前的容量 S1=P/a1=8500/0.83=10241KVA
补偿前的无功功率 Q1=[（P/a1）^2-P^2]^1/2
=[（10241）^2-8500^2]^1/2=5712Kvar
补偿后的容量 S2=P/a2 =8500/0.90=9444KVA
补偿后的无功功率 Q2=[（P/a2）^2-P^2]^1/2
=[（9444）^2-8500^2]^1/2=4116Kvar
上式Q1-Q2即为需要补偿的无功容量，
Q=Q1-Q2=5712-4116=1596Kvar
3）最小负荷、功率因数提高到0.95：
总负荷为4500（KW），补偿前的功率因数为COSΦ1=0.83现要求将功率因数补偿到COSΦ2=0.95；
则补偿前的容量 S1=P/a1=4500/0.83=5422KVA
补偿前的无功功率 Q1=[（P/a1）^2-P^2]^1/2
=[（5422）^2-4500^2]^1/2=3025Kvar
补偿后的容量 S2=P/a2 =4500/0.95=4736KVA
补偿后的无功功率Q2=[（P/a2）^2-P^2]^1/2
=[（4736）^2-4500^2]^1/2=1476Kvar
上式Q1-Q2即为需要补偿的无功容量，
Q=Q1-Q2=3025-1476=1549Kvar
4）最大负荷、功率因数提高到0.95：
总负荷为8500（KW），补偿前的功率因数为COSΦ1=0.83现要求将功率因数补偿到COSΦ2=0.95；
则补偿前的容量 S1=P/a1=8500/0.83=10241KVA
补偿前的无功功率Q1=[（P/a1）^2-P^2]^1/2
=[（10241）^2-8500^2]^1/2=5712Kvar
补偿后的容量 S2=P/a2 =8500/0.95=8947KVA
补偿后的无功功率Q2=[（P/a2）^2-P^2]^1/2
=[（8947）^2-8500^2]^1/2=2792Kvar
上式Q1-Q2即为需要补偿的无功容量，
Q=Q1-Q2=5712-2792=2920Kvar
5）汇总表
二、改造方案：
为达到供电公司对企业用户功率因数的要求，根据生产设备运行的特点及用电负荷的变化情况，我单位积极探索变电站无功补偿设备改造新途径，发现将3000Kvar无功补偿装置拆除1000Kvar补偿容量，将剩余的2000Kvar无功投入运行，得出电抗率既能满足消除5次级以上齐谐波的目的，功率因数并能达到供电公司对用户功率因数的要求，达到最优效果。
三、安全运行
1）允许运行电流
正常运行时，电容器应在额定电流下运行，最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍，三相电流差不超过5%
2）允许运行电压
电容器对电压十分敏感，因电容器的损耗与电压平方成正比，过电压会使电容器发热严重，电容器绝缘会加速老化，寿命缩短，甚至电力击穿。因此电容器装置应在额定电压运行，一般不宜超过额定电压的1.05倍，最高运行电压不超过额定电压的1.1倍。当母线超过1.1倍额定电压时，须采取降温措施。
3）允许运行温度
电容器正常工作时，其周围额定环境温度一般为40到-25度，其内部介质的温度应低于65度，最高不得超过70度，否则会引起热击穿，或是引起鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间，不应超过55度。因此，应保持电容器室内通风良好，确保其运行温度不超过允许值。
四、综上说述，投入2000Kvar补偿电容，35KV变电站进线功率因数将在0.91-0.96范围之间变化，满足国家电网对用于功率因数的要求，减少每年几十万元罚款的支出，并能得到几十万元减免电费的奖励，预计每年为中关减少几十万元电费支出。同时，补偿无功功率，这等同于提高微电网的效率，降低变压器的负荷，减少变压器的损耗。改善电能质量，提高用电设备的工作效率和降低故障率；使电压和频率更稳定率，滤出一定的电力谐波，从而保证用电设备工作更稳定，降低电设备的故障率，等同于提高设备效益。
论文作者:孙红红1,魏志慧2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/11
标签：功率因数论文; 电容器论文; 容量论文; 负荷论文; 功率论文; 电压论文; 设备论文; 《基层建设》2018年第23期论文;