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梅峻峰 冯岩
(济南章丘市供电公司 山东济南 250200)
摘 要:本文主要讲述了什么是无功补偿,无功补偿的原理,在变电设计中为什么要进行无功补偿,以及在变电站设计中如何进行无功补偿.
关键词:变电站 功率因数 无功补偿 无功补偿容量
中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0067-01
1.有关无功补偿的基本概念
(1)视在功率.视在功率是指电路中电压与电流的乘积,用符号S表示,计算单位:伏安(vA)、千伏安(KvA).变压器的容量是用视在功率表示.并且S2等于P2+Q2 .
(2)有功功率.在交流电路中,电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率),称为有功功率,用符号P表示.
(3)无功功率.在具有电感或电容的电路中,在每半个周期内,把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来,然后,再释放,又把贮存的磁场(或电场)能量再返回给电源,只是进行这种能量的交换,并没有真正消耗能量,我们把这个交换的功率值,称为无功功率,用符号Q表示.
电力系统中常用并联电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率,以此来提高功率因数,这被称为电容无功补偿法.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IL﹥IC).并联电容器以后,功率因数角比补偿前的功率因数角减小了,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.
2.变电设计中无功补偿的必要性
电力系统中常见的用电设备如异步电动机、变压器等,还有一部分输电线路,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.而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器.无功功率的产生基本不消耗能源,但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗.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.
合理配置无功功率补偿容量,以改变电力网无功潮流分布,可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗,从而改善用户端的电压质量.设置补偿装置时,应由系统专业根据电网电压、系统稳定性、有功分配、无功平衡、调相调压,以及限制谐波电压、潜供电流、暂时过电压等因素,提出补偿装置的设置地点、种类形式、容量和电压等级.电气专业要从安装地点的自然环境条件,装置的接线方式、布置形式、控制保护方式,设备的技术条件,以及避免或限制补偿装置引起的操作过电压和谐振过电压等角度出发,予以配合.无功补偿不仅对供电公司有利,而且对电力用户也有很大好处.
3.无功补偿的原理
无功功率的传输加重了电网负荷,使电网损耗增加,系统电压下降.故需对其进行就近和就地补偿.并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率.当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时,电网只传输有功功率P.根据国家有关规定,高压用户的功率因数应达到0.9以上,低压用户的功率因数应达到0.85以上.无功补偿的实质是要尽量减少无功功率在网络中传递,设法就地安装无功电源,从而满足电力用户及网络元件对无功功率的需求.
在无功补偿电路中应用谐波抑制器能有效地抑制涌流,对高次谐波形成低阻抗通路.
4.无功补偿的方式
如果单就理论上而言,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.
现在我在进行变电设计时,通常采用在变压器低压侧和用户开关柜之间安装并联补偿电容器.在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.采用无功补偿之后达到的效果
(1)提高功率因数,
(2)提高设备供电能力,从而可减小设备容量,节省投资,
(3)降低电网中的功率损耗和电能损失,
(4)改善电能质量,减少线路电压损失,
(5)减少用户电费开支,降低生产成本,
6.变电设计中无功补偿容量的配置
变电站安装投运电容器装置能减少线路中无功功率的传递,降低线路的损耗,有利于降损节能,改善电能质量,提高输变电设备有功出力,使有限的电能发挥更大的效益.但是在变电站中有的因过补电容器投不上,有的因电容器投上后电压过高而不得不将电容器退下来,虽然增加了高额基建投资,却未发挥应有的作用.《电力系统电压和无功补偿电力技术导则》(SD325-89)规定:“220kV及以下电压等级的变电站,应根据需要配置无功补偿设备,其容量可按主变压器容量的0.10～0.30确定.
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因此,在变压器低压侧进行无功补偿时,可考虑:(1)在轻负荷时,防止向10kV配电网倒送无功.倒送无功造成功率损耗增加,也是不经济的.(2)要取得最大的节能效果.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.
因此,可以将无功补偿容量配置为变压器容量的0.10～0.15倍.
本着只能欠补不能过补的原则,按照变压器设计国家标准:《GB6451.2-86》得出变电站无功补偿容量的配置原则如下:(1)变电站的无功补偿容量必须根据主变参数,主变负载系数,线路参数进行实际理论计算.(2)根据只能欠补不能过补的原则,防止无功倒流,实际补偿容量必须小于理论计算值.(3)每组电容器的补偿容量必须根据相应的主变容量确定,不宜平均分配,以利随主变的投停及负荷情况投退相应的电容器.
当然,对于整个系统来说,无功补偿容量的配置,应按照“全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡”的原则,要把降损与调压相结合,以降损为主,又要把集中补偿与分散补偿相结合,以分散为主,同时供电部门补偿与用户补偿相结合,以就地平衡为主,共同搞好无功补偿的配置和管理,从而取得无功补偿的最大经济效益.
参考文献
[1] 马怀心.进网作业电工培训教程—高压电工分册.
[2] 戴晓亮.无功补偿技术在配电网中的应用.
[3] 电力系统电压和无功补偿电力技术导则.SD325-89.
[4] 变压器设计国家标准.GB6451.2-86.
总结：本文是一篇关于无功补偿论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
无功补偿原理引用文献:
[1] 无功补偿论文范文 无功补偿方面有关在职开题报告范文5000字
[2] 无功补偿论文范文 无功补偿有关论文写作参考范文2万字
[3] 电气自动化和无功补偿本科论文范文 电气自动化和无功补偿相关在职研究生论文范文2万字
