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浅淡低压配电系统无功补偿

0.引言：2006年7月我公司焦化厂低压无功补偿屏柜出现故障，其无功补偿配电屏内的接触器（此接触器带有抑制涌流装置，能有效地减少合闸涌流对电容器的冲击）、熔断保险、二次控制线全部烧坏。因我公司焦化厂为新建，投运才几个月，检修维护技术力量相对薄弱，为尽快恢复无功补偿，公司安排黄丹电厂检修车间支持焦化厂，我有幸参加了此次抢修。下面我将参加此次检修所学到的无功补偿的原理、无功补偿的作用，无功补偿的方式选择及无功补偿的容量确定同大家分享。 1.为什么要进行无功补偿：电力系统中常见的用电设备如异步电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。如果由发电企业直接向用户提供所需的大量无功功率，会导致输电线路及变压器因输送大量无功功率而造成大量的电能损耗，这是不经济的。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，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
　　2.无功补偿的基本原理：无功补偿技术中主要包括视在功率、有功功率、无功功率、功率因数及它们之间的相互关系和提高功率因数的办法。 2.1视在功率、有功功率、无功功率、功率因数及其之间的关系 视在功率是指交流电源(发电机或变压器)的额定容量,它包括负载的有功功率和无功功率，常用单位为KVA。有功功率是指设备做功和发热用掉的那部分功率,常用单位KW。无功功率是按电磁感应原理工作的某个交流供用电设备和交流电源之间的能量交换,这种能量互换的最大值称为无功功率，常用单位kvar。有功功率、无功功率、视在功率它们之间的关系（见下图）:S²=P²+Q²即:S=√P²+Q²。功率因数就是有功功率P和视在功率S的比值,既:COSφ=P/S ，从式中可知当S一定时，COSφ增大有功功率P就增加,COSφ减小有功功率P就减小,由于COSφ能够反应出交流电源发出的功率(S)的利用效率,所以我们把COSφ称为功率因数。图1 左图1中： S—为视在功率 P—为有功功率 Q—为无功功率 φ--为功率因数角 2.2 提高功率因数的办法 提高功率因数的方法常用的是补偿法,低压配电系统中常用并联电力电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率,这就称为电容无功补偿法。采用并联电容器进行无功补偿的基本原理，可用R、L、C交流电路及相量图表示，如图2所示。图2 图2中 U—电压相量；I_R—电阻性电流相量；　　I_L—感性电流相量；I_C—容性电流相量；　　I₁—未并联电容器时电路中总电流；　　I₂—并联电容器后电路中的总电流；　　Φ₁—未并联电容器时I₁与U的相位角；　　Φ₂—并联电容器后I₂与U的相位角。从图2中可知，未并联电容器前总电流：　I₁＝I_R+I_L 并联电容器后，电路中的总电流为：I₂= I₁+ I_C = I_R + I_L + I_C 其有效值为：通常我们用相位超前90°的容性无功电流抵消一部分相位滞后90°的感性无功电流，或者说补偿一部分无功电流（也就是说使I_L﹥I_C）。从向量图中可见，并联电容器以后，功率因数角Φ₂比补偿前的功率因数角Φ₁减小了，功率因数COSφ就增大了。但并不改变感性功率负载的有功功率。只是得到同样的有功功率所需的视在功率减少了。
   3.无功补偿的作用： 3.1提高功率因数 3.2提高设备供电能力，从而可减小设备容量，节省投资 由P＝S•cosφ可看出，当设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，式中的P也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了，这样设计时就可减少设备容量。 3.3降低电网中的功率损耗和电能损失 由公式I＝P/(U•cosφ)可知当有功功率P为定值时，负荷电流I与cosφ成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流I减小，从而使功率损耗ΔP降低：ΔP＝I²R，降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主要目的。 3.4改善电能质量，减少线路电压损失ΔU 在线路中电压损失ΔU的计算公式如下： ΔU＝（PR+QX_L）/ Ue 式中ΔU—线路中的电压损失 Kv　　 P—有功功率MW Q—无功功率Mvar            　　 Ue—额定电压kV   R—线路总电阻Ω            　　 X_L——线路感抗Ω 由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失ΔU也就减少了。 3.5减少用户电费开支，降低生产成本 可以避免因功率因数低于规定值而受罚，可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。     4.无功补偿方式的选择：
　　理论上而言,无功补偿最好的方式是哪里需要无功,就在哪里补偿,整个系统将没有无功电流的流动。但在实际电网当中这是不可能做到的。因为无论是变压器、输电线路还是各种负载,均会需要无功。所以实际电网当中就补偿装置的安装位置而言有如下几种补偿方式:   ① 在变电所母线集中安装并联电容器组； ② 在高低压配电线路中分散安装并联电容器组； ③ 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； ④ 在单台电动机处安装并联电容器等。对于低压配电系统中的无功补偿,通常采用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。我公司焦化厂即采用这种无功补偿方式，在配电变压器的低压侧利用无功功率自动补偿控制器,随着负荷的变化,根据测得的功率因数自动地投入或切除电容器的部分或全部容量。
　　5.无功补偿容量的确定：
　　这里只介绍在配电变压器低压侧安装并联补偿电容器的补偿方式，因为我公司焦化厂采用了这种无功补偿方式，其它的不再介绍。对在配电变压器低压侧进行无功补偿的，可按配电变压器容量确定补偿容量。考虑如下原则：在轻负荷时，防止向10kV配电网倒送无功；取得最大的节能效果，根据配变容量按下式计算：       QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)        Sn——配电变容量kVA 但在补偿中应注意两点：①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。②功率因数越高，每千乏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。 结语：本文对为什么要进行无功补偿，无功补偿的作用，无功补偿的方式选择和无功补偿容量的确定作了探讨。在实际应用中，要根据当地电网的情况及用户的需要，具体问题具体分析,使无功补偿获得良好的经济效益。
　　
参考文献:
1.马怀心.进网作业电工培训教程—高压电工分册.成都：电子科技大学出版社，2003.57—80

2. 戴晓亮.无功补偿技术在配电网中的应用. 电网技术.

发布：2007-07-30 11:32 编辑：泛普软件 · xiaona [打印此页] [关闭]

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