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    6. 無功補償原則及補償方式

      發布時間:2020年03月14日  已閱 691 次   [大]  [中]
      1 無功補償原則
      切實達到《國家電網公司電力系統電壓質量和無功電力管理規定》(以下簡稱《規定》)的“無功補償配制應按照分散就地補償與變電站集中補償相結合,以分散為主;高壓補償與低壓補償相結合,以低壓為主;調壓與降損相結合,以降損為主”的要求。
      1.1 高壓與低壓補償相結合,以低壓補償為主
      農網中10 kV以下大部分電氣設備產權屬于用戶,無功消耗約有60%在用戶的用電設備中,所以,供電部門的無功補償應與用戶補償相結合,否則,可能造成輕載時過補 償,滿載時欠補償,使無功補償失去實際意義,達不到理想的效果。變壓器無功補償,原則上是100 kVA以下采用固定補償方式;100 kVA以上,宜采用自動補償裝置。但是,有些國外設備對電壓質量要求高的用戶,要采用自動補償裝置(如十場瓷磚廠、六場水廠設備額定電壓偏差5%)。當 10 kV線路較短,宜在變壓器二次母線上集中補償,其經濟效益高。
      1.2 無功補償配置按照分散就地補償與變電站集中補償相結合,以分散為主
      要求在負荷集中的地方進行補償,即要在變電站大容量的集中補償,又要在配電線路、變壓器和用電設備上小容量的分散補償,目的就是做到無功就地平衡,減少無功長距離的輸送、降低了線損。
      1.3 降損與調相結合,以降損為主
      農網季節性用電負荷波動大,日用電峰谷差值大,特別是沿海地區養殖業用電,更為明顯。夏季早晨四點左右增氧機啟動, 感性負荷迅速增大,此時,需要升壓后才有利于電機啟動,有利于降低線路損耗。當夜間22:30至次日晨3:30之間,負荷最輕,無功消耗大部分在配電變壓 器上,此時需要降低電壓,否則可能造成過補償,造成電壓過高。當實際電壓(U)超過額定電壓(UPe)的7%以上時,變壓器鐵損公式P = (U/UPe)2P (鐵損)已不成立,應采用新公式
      P = (U/Ue)3.35×Pt (1)
      式中 Pt ——變壓器額定鐵損。
      顯然,采用新公式(1)計算比采用傳統的公式計算,增加10.9%。當電壓超過變壓器額定電壓的10%時,計算公式為
      P = (U/UPe)4×Pt (2)
      采用新公式(2)計算比采用傳統的計算公式增加25%。由以上公式(1)(2)可知降損與調壓結合,以降損為主,兼 顧調壓,是提高功率因數和降損重點項目。變電站補償宜采用“不脫網自動無功補償裝置”—— 人性化的動態自動補償裝置。本裝置在電源頻率一定時,補償容量 與電壓的平方成正比,及時調節電容兩端電壓,改變電容輸出容量,實現了電容器不脫網運行,避免了傳統的無功補償裝置斷路器投入和退出頻繁產生的后果,并可 顯著提高線路的供電能力,是電力部門無功補償的發展方向。
      2 監督管理
      對于新建用電戶、臨時用電,供電部門應加強監管力度,把好設計、驗收關,做出合理無功補償方案,無功補償不達標不驗收。
      各供電所管轄10 kV出口電壓、無功補償不達標扣分,與獎金掛鉤。
      各變電站管轄10 kV母線電壓、無功補償不達標扣分,與獎金掛鉤。
      無功電壓管理是與用電、變電調度、電氣設備、線路運行方式的基礎資料和基礎數據密切相關的。目前縣供電公司無功、電壓運行統計自動化程度低,只依靠人工統計、數字量大,很難滿足需要。因此,無功、電壓運行統計自動化迫在眉睫。
      通過以上分析可知,10 kV級無功補償投資回收期一般2年以上,是0.4 kV級的2倍以上;隨器補償經濟效益最高,投資回收期短(半年左右),事故率低,應首先推廣;隨機補償經濟效益較高,投資回收期短(1年內),事故率低, 能產生雙贏效果,應大力推廣;選擇自動無功補償裝置是企業增加效益的重要途徑;嚴格監督管理,責、權并舉,使每個部門做到手到、眼到、心到,達到功率因數 0.9~0.99最佳位置,使用戶用上合格電。
       
       
      交流電在通過純電阻的時候,電能都轉成了熱能,而在通過純容性或者純感性負載的時候,并不做功。也就是說沒有消耗電能,即為無功功率。當然實際 負載,不可能為純容性負載或者純感性負載,一般都是混合性負載,這樣電流在通過它們的時候,就有部分電能不做功,就是無功功率,此時的功率因數小于1,為 了提高電能的利用率,就要進行無功補償。
      電網中的電力負荷如電動機、變壓器等,大部分屬于感性電抗,在運行過程中需要向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝并聯電容器、同步調相 機等容性設備以后,可以供給感性電抗消耗的部分無功功率小電網電源向感性負荷提供無功功率。也即減少無功功率在電網中的流動,因此可以降低輸電線路因輸送 無功功率造成的電能損耗,改善電網的運行條件。這種做法稱為無功補償。
      配電網中常用的無功補償方式有哪些?
      無功補償可以改善電壓質量,提高功率因數,是電網采用的節能措施之一。配電網中常用的無功補償方式為:在系統的部分變、配電所中,在各個用戶中 安裝無功補償裝置;在高低壓配電線路中分散安裝并聯電容機組;在配電變壓器低壓側和車間配電屏間安裝并聯電容器以及在單臺電動機附近安裝并聯電容器,進行 集中或分散的就地補償。
      1、就地補償
      對于大型電機或者大功率用電設備宜裝設就地補償裝置。就地補償是最經濟、最簡單以及最見效的補償方式。在就地補償方式中,把電容器直接接在用電 設備上,中間只加串熔斷器保護,用電設備投入時電容器跟著一起投入,切除時一塊切除,實現了最方便的無功自動補償,切除時用電設備的線圈就是電容器的放電 線圈。
      2、分散補償
      當各用戶終端距主變較遠時,宜在供電末端裝設分散補償裝置,結合用戶端的低壓補償,可以使線損大大降低,同時可以兼顧提升末端電壓的作用。
      3、集中補償
      變電站內的無功補償,主要是補償主變對無功容量的需求,結合考慮供電壓區內的無功潮流及配電線路和用戶的無功補償水平來確定無功補償容量。35KV變電站一般按主變容量的10%-15%來確定;110KV變電站可按15%-20%來確定。
      4、調容方式的選擇
      (1)長期變動的負荷
      對于建站初期負荷較小,以后負荷逐漸增大的情況,組裝設無載可調容電容器組。戶外安裝時可選用可調容集合式電容器;戶內安裝時可選用可調容柜式 電容器裝置。其基本原理為將電容器按二進制方式分成二組,通過分接開關或隔離開關選擇投切組合,可以實現三檔容量可調。隨著負荷的改變,可以人工斷電后改 變投切組合滿足某一時間段的無功平衡。這種場合可以裝設無功自動調容裝置,該裝置可以滿足無人值守綜合自動化的要求。
      (3)短時段內負荷頻繁變化的場合
      該場合宜裝可快速跟蹤的瞬態無功補償裝置。由于電容器每次投切前卻必須保證電容器沒有殘存的電荷,而電容器放電即使通過放電線圈亦需要數秒的時 間,所以高壓瞬態無功補償裝置(也稱SVC)一般都是固定補償最大容量的電容器,同時并聯一組容量可調的電抗器,通過快速調整電抗器的輸出無功,從而達到 無功瞬態平衡的目的。電抗器的調整技術主要有可控硅控制空心并聯電抗器及直流偏磁調感兩種方式,其中以前者較優,但價格較高。
      什么條件下需要計算無功補償?應注意些什么?
      100KVA以下的才不需要計算無功,100KVA的也要計算,這是國家規定的。變電站的無功補償一般原則是就地補償,所以大型的高電壓的變電所一般不需要無功補償,不遠距離輸送無功,只有在110KV及以下的變電所10KV母線上才需要無功補償。
      (1)在輕負荷時不允許過補償,否則由于無功補償容量過大,會使功率因數超前,向電網倒送無功,是不經濟的;
      (2)在不同功率因數的條件下,每千乏補償容量取得的補償效益是不相同的。功率因數愈高時,每千乏補償容量對減少無功功率在輸送過程中造成的損 耗的作用,將相應變小。如提高后的功率因數接近1,則補償設備的投資將增加,投資的效益將減小。因此通常情況下,將功率因數提高到0.95左右為好。這樣 亦體現了合理補償,以取得最佳技術經濟效益的原則。
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