摘要:本文主要对低压配电系统无功补偿的作用、补偿原则及方式和配置选择、运行数据和经济效益进行了论述,以供同仁参考。
关键词:低压配电;无功补偿方式;经济效益
一、前言
无功补偿,就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率,以提高系统的功率因数,降低能耗,改善电网电压质量。面对当前我国人们对电能需求的不断增加,利用无功功率补偿技术来挖掘现有电力资源潜力,是一种能够迅速见效的、切实可行的措施之一,同时也能够节约大量的电力能源。本文主要对低压配电系统无功补偿的作用、补偿原则及方式和配置选择、运行数据和经济效益进行了论述,以供同仁参考。
二、无功补偿的作用
电力系统的无功补偿和无功平衡是保证系统稳定和降低线路损耗、提高效益和保证电能质量的基本条件。无功补偿对配电网系统的主要影响和作用有以下几个方面:
(1)稳定低压。在电力运输期间最主要的条件之一就是电压的稳定性能,电压的稳定性能越好,其配电系统中的电力质量就会越高。通常情况下,在配电系统中变压器的电压基本上都是在输送无功负荷过程中产生的,功率在对电压的稳定性能中起到关键性的作用。因此,在电力输送过程中只有最大限度的降低无功功率,就可以确保电压的稳定性能,从而使得大型电机能够在正常状态下运行。
(2)节省开支。目前,国家针对不同性质的企业制定了不一样的电价制度,要求他们所达到的功率数值也各不相同,而国家则会按照企业所对应的功率数值收取相应的电费,因此,大部分的企业对自己所使用的节能设备的要求十分重视,目的是为了可以节省电费的开支。我们知道,用电设备吸收系统的有功为P=UIcosΦ,从式中可知,当P,U为定值时,提高功率因数cosΦ,电流I将减少,由于线损△P=I2R,式中线损△P和电流I的平方成正比,R是恒定不变的,电流下降线路损耗降低,因此,实行无功补偿,提高功率因数,将大大降低配网的线损率,提高供电企业经济效益。
(3)对配电变压器供电能力的影响和作用。配电变压器的供电能力指标是标称视在功率S,S=UI,如上分析,当供电电压不变时,在负荷点进行无功补偿将减少从系统吸收的无功电流,从而降低该负荷点吸纳的负荷电流,配电变压器将能够提供更大的有功供应能力。此外,由于电力系统普遍实施了对用电客户的功率因数考核,负荷端实行无功补偿后客户的功率因数将符合国家有关标准要求,减少了客户的无功电费支出,为客户节约了生产成本,提高了经济效益。
三、配网无功补偿合理配置原则和方式
为了最大限度地减少无功功率的传输损耗,提高输配电设备的效率,无功补偿设备的配置应按以下原则合理布局:一是总体平衡与局部平衡相结合,以局部为主;二是电力部门补偿与用户补偿相结合。在低压配电网络中,用户消耗的无功功率约占50%—60%,其余的无功功率消耗在配电网中30%-40%,因此,为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现就地补偿、就地平衡,所以必须由电力部门和用户共同进行补偿;三是分散补偿与集中补偿相结合,以分散为主。分散补偿,指在配电网络中分散的负荷区,如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿,是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电所以上输电线路的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗,但不能降低配电网络的无功损耗。
目前配电系统中普遍采用“分散和集中、固定与自动相结合”的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要有3 种补偿方式:1)在变电站母线按主变容量的15%左右集中安装补偿电容器组;2)在用户配变低压侧分散安装低压补偿电容器柜;3)在配电线路若干负荷中心处或线路23处集中安装线路补偿电容器组。与前2 种方式相比,第3 种补偿方式采用在负荷侧进行杆上无功补偿,其效益相当明显。在低压配电网采用杆上无功补偿方式,即将户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上,以进一步提高配电网功率因数,达到降损升压的目的。这种无功补偿方式与在各公用变压器低压侧分散补偿方式相比,有着补偿装置集中,设备利用率高,便于管理和维护的优点;而且也能弥补公用变压器低压侧缺少无功补偿的缺陷,减少了大量无功的沿线传输;此外基本不用占用土地等资源,尤其是在线路较长(5km以上)、功率因数较低(0.9以下)的配电线路上,在负荷侧进行杆上无功补偿,其效益将相当明显。但如何确定补偿地点和容量,使线损或年支出费用尽可能少,同时又不会显著增加运行的维护工作量,达到安全可靠运行目的。
四、无功补偿装置运行数据和经济效益分析
例如我市某企业的配电一次系统,共三条6kV线路,分别为变电所6kV1#线、2#线、应急进线。其中,1#线和2#线经阻燃电缆引至配电一次系统的6kVI段母线和6kVII段母线上,采用1250A的高压6kV断路器进行进线线路保护,利用ATS自动切换装置实现1#线和2#线的相互投切,互为明备用。应急进线经阻燃电缆引至配电一次系统的6kV应急段母线上,采用1250A的高压6kV断路器进行进线线路保护,并与应急段正常进线互为闭锁状态,正常采用I、II段母线供电,当I、II段母线出现故障后,由6kV应急进线供电,确保一级负荷(空压机K-101B/C1500PH/126A、热水循环泵P-101C/D400kW/47.7A及低压应急变)的供电安全可靠性。
据运行统计资料表明,在该企业配电一次系统中,高压6kV主要为6kV异步电动机负荷,而低压0.4kV也多为0.4kV异步电动机负荷和照明负荷,配电室6kV高压侧在负荷集中用电时段,高压功率因数只有0.856,低压功率因数只有0.84,整个配电室一次配电系统线损相当高。由此,采取合适的无功补偿方案改善空压配电一次系统运行环境,提高系统功率因数和供电可靠性,对配电一次系统节能降耗研究具有非常重要的工程实践应用意义。因此,按照无功补偿原则,采取高压就地补偿和低压就地补偿方案,6kVI段母线和II段母线分别补偿300kVar无功容量,低压0.4kV采用多组25kVar电容器组成两面低压无功补偿柜进行无功补偿。低压补偿采用接触器式控制,低压补偿采用都凯提rego控制器,采用1∶2∶2的投切方式,电容器采用三角形接法的干式电容器,电容器与电抗器相串联后并入电网;高压电容采用Y形接法,经高压断路器合闸后投后电网运行;这样采用6kV高压和0.4kV低压分别就地集中补偿方式,能够有效解决配电一次系统中负荷运行可能引起输电线路无功电流的增大、配电线路截面不匹配等问题。
该企业配电一次系统无功补偿方案进行盘柜设计安装,经调试投运后,按高低压II段进行数据采集,空压配电一次系统6kV和0.4kV侧母线电压畸变率得到有效控制,补偿后总谐波畸变率分别为0.67%和0.53%,高压6kV侧功率因数由补偿前的0.856有效升高到0.967,相应设备利用率提高11.48%,此时高压无功补偿量为300kVar,所选300kVar补偿柜能够满足实际运行需求;低压0.4kV侧功率因数由补偿前为0.84,投切第二组50kVar后,达到0.94,相应设备利用率提高10.64%,所选0.4kV无功补偿柜进行动态补偿经济效益较好。由此可以看出,采用无功补偿装置对空压配电一次系统进行技术升级改造后,高、低压侧电压畸变率、线路损耗等均有较为明显降低,系统功率因数、设备节电率等也有较大提高,空压配电一次系统运行节能经济效益较好。
五、结论
总之,低压配电无功补偿适用于各供电企业和各用电客户,加强无功的管理对降低线路损耗,提高电压质量意义重大;加强无功管理,合理补偿无功还可以给企业带来可观的经济效益及社会效益。
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论文作者:苏程远
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
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