利用无功功率补偿技术来挖掘现有电力资源潜 力

 电容器作用     |      2019-04-19 21:40

  近些年,随着我国经济的快速发展和持续增长,电力需求的增长也是非常迅速。而要缓解当前乃至今后一个时期电力供需之间的矛盾,并从根本上解决问题,除了增加发电量这一主渠道外,采用各种节电措施,最大限度地利用现有各种电力设施资源也是非常重要的。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。本文从低压配电线路无功补偿的相关概念谈起,然后分别就低压配电网无功补偿装置的容量选择和电容分组问题进行分析。

  电网输出的功率包括两部分:一是有功功率;二是无功功率。直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能等,利用这些能做功,这部分功率称为有功功率。不消耗电能,只是把电能转换为另一种形式的能,这部分功率称为无功功率,如电动机和家庭用的电磁炉建立磁场占用的电能。而在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃。如果在电磁设备电路中有比例地安装电容器等设备,使两者的电流相互抵消,从而提高电能做功的能力,这就是无功补偿的道理。

  一是提高电网及负载的功率因数,降低设备所需容量,减少不必要的损耗;二是稳定电网电压,提高电网质量。而在长距离输电线路中安装合适的无功补偿装置可提高系统的稳定性及输电能力;三是在三相负载不平衡的场合,可对三相视在功率起到平衡作用。

  目前,我国配电网无功补偿通常在专用变压器低压侧进行,但是由于其补偿深度问题,存在无功缺额,同时也有大量分散的公用变压器低压侧不便于装设补偿装置的问题。这样,配电网的补偿度就受到限制,使得配电网存在较大的降损空间。采用杆上无功补偿方式,即将户外无功补偿装置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,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)低压配电线路无功补偿可以补偿线路感性无功

  低压配电线路因无电晕,对地电容小,所以不考虑电导和电纳的影响,只有电阻和电抗,其等值电路为电阻与电抗的串联。当线路空载且长距离敷设时,在分布电容的影响下,线路电抗呈容性,线路末端电压升高,采用全电缆敷设的线路尤为严重。线路传输功率越大,线路感性电抗越大,线路末端电压降低。配电网肩负着城乡用电负荷的供电任务,一般线路的负荷率较高。通过装设线路无功补偿,可就地平衡线路无功,减小因线路无功造成的电压和损耗问题。

  供电系统中,为了提高电源设备的利用率,减少变电和配电过程中的功率损耗,均需要人工补偿功率因数。在维持负荷不变且不过补偿的情况下,增大补偿容量,能较多地减少变压器和电力线路的功率损耗,但补偿装置的功率损耗增大;减小补偿容量,能使补偿装置的功率损耗减小,但变压器和电力线路功率损耗减小不多。如果所确定的无功补偿容量和对应功率因数,能使变压器、电力线路及补偿装置的功率损耗总值最小,则称之为按经济运行原则确定无功补偿容量和功率因数。此情况的补偿容量称为经济运行补偿容量。

  变压器(二次侧)、二次母线以下的无功负荷,主要是配变负载无功损耗和电动机(感性)无功负载,占总无功负荷的80%以上;补偿容量主要是通过计算、测试、查表来确定;一般按变压器容量的40%~50%来确定。

  一是建立旋转磁场所需的空载无功功率,占电动机额定无功功率的60%~70%;二是负荷时在绕组漏抗中消耗的无功功率,与(负载率)的平方成正比,越小,功率因数越低。

  为最大限度地就地补偿无功,降低线损,根据负荷分布情况按如下步骤确定最佳补偿方案:

  (1)沿负荷最大、线路最长的方向,将线路简化成无分枝主线或仅有两分枝主线)确定最大无功总负荷Q 可从配网监测仪中读取或通过用电总报装量推算;

  (3)当线路为无分枝主线时,最佳配置容量QC=2/3Q。最佳安装地点为主线Q无功负荷分布处,而不是主线)当线路为有分枝主线时,首先确定各段的无功负荷,然后把有分枝主线等效转换成两条无分枝主线,按无分枝主线分别确定最优补偿容量和最佳位置。

  (5)当线路中有较大的集中负荷时(一般占到总负荷的30%~40%以上),即在该负荷点单独装设补偿装置,容量不超过该点的最大无功负荷。其余线 低压配电网无功补偿装置的容量分组

  单投单切,指一台开关,接一组补偿电容器,也称为单组动态补偿。比较适合线路无功量相对稳定的单级阶梯式变化情况,补偿容量不宜过大,一般适用于线kvar以下,电容器配置在60~70,即300kvar及以下。

  当电容器退出运行时,补偿容量为零,而此时线路上往往还存在一定的无功缺额。因此,出现了增加一组电容器长期接于线路上,即固定补偿,在此基础上再叠加一组动态补偿。对此,称为固补加动补。

  这种方式在技术上没有提升,适合线路长期存在着一稳定的无功负荷、又有一定的无功量叠加起伏的情况。由于线路情况的复杂性,其电容量的准确选定并不容易,尤其是固补部分,往往要留有充分的余量以免过补.它在形式上做到了两级补偿,但仍然是单级动态补偿。

  双投双切,指2台开关,各接一组补偿电容器,共2组电容器,根据需要和指令分别动作,也称为两组动态补偿,或循环动态补偿。这种补偿装置是为了适应线路无功缺额较大、无功起伏变化多阶梯的情况,在技术上又提升了一个档次。由两组电容器、两组开关、电压互感器,电流互感器及控制器等组成,其补偿量可达线以上。控制器功能更强,对数据运算和判定执行能力要求更高。

  在双投双切基础上增加一组固定补偿,适用于线路补偿容量大,有基础无功需求的场合,它是线级容量组合,补偿度可达85%以上。

  电网无功补偿是一项建设性的技术措施,由于无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用,因此无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量,保证电网的电压质量,提高发输电设备的利用率,降低有功网损和减少发电费用,对电网安全、优质、经济运行有重要作用。