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電容器在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

時(shí)間: 劉海濤1 分享
無功補(bǔ)償,在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,無功補(bǔ)償可以降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理地選擇補(bǔ)償裝置,可以做到最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)的損耗,使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之,如選擇或使用不當(dāng),可能造成供電系統(tǒng),電壓波動(dòng),諧波增大等諸多因素。
  一、無功功率的形成
  交流電在通過純電阻的時(shí)候,電能都轉(zhuǎn)成了熱能,而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载?fù)載的時(shí)候,并不做功,也就是說沒有消耗電能,即為無功功率,當(dāng)然實(shí)際負(fù)載,不可能為純?nèi)菪载?fù)載或者純感性負(fù)載,一般都是混合性負(fù)載,這樣電流在通過它們的時(shí)候,就有部分電能不做功,就是無功功率,此時(shí)的功率因數(shù)小于1,為了提高電能的利用率,就要進(jìn)行無功補(bǔ)償。
  二、采用無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)的作用
  第一,提高供電設(shè)備的利用率。在供電設(shè)備視在功率S一定的情況下,功率因數(shù)COSΦ越大,該供電設(shè)備可以帶更多的有功負(fù)載(P=S*COSΦ)。
  第二,提高輸電效率。當(dāng)有功負(fù)載(P)一定時(shí),因?yàn)椋≒=UI*COSΦ),電壓U不變化,COSΦ越大,則電流I越小,電流I在線路中的損耗就越小。
  第三,改善供電質(zhì)量。電流I越小,線路中電壓損耗就越小,線路末端電壓就可以得到更好的保證。
  第四,提高輸電安全性。電流I小,線路發(fā)熱降低,提高輸電線路的安全性。
  三、補(bǔ)償容量的選擇
  對(duì)于用量最多的每分鐘1500轉(zhuǎn)和3000轉(zhuǎn)的電機(jī)用額定容量(kW)30%士0.5(kvar)的估算方法,可迅速簡(jiǎn)便地求出所需補(bǔ)償電容的容量。以30kW電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn),如果電機(jī)容量小于30kW的每臺(tái)增加0.5kvar。容量大于30kW的每臺(tái)就減少0.5kvar。
  一般農(nóng)村配電網(wǎng)中的電容容量的速算法:
  電動(dòng)機(jī):隨機(jī)補(bǔ)償——Qc=(0.95-0.98)√3IoUn
  Io——電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流;Un——電動(dòng)機(jī)的額定電壓。
  對(duì)于排灌用普通電動(dòng)機(jī):隨機(jī)補(bǔ)償——Qc=(0.5-0.6)Pn
  Pn——排灌電動(dòng)機(jī)額定有功功率。
  四、配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?br/>   低壓無功補(bǔ)償我們通常采用的方法主要有三種:隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償。下面簡(jiǎn)單介紹這三種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
  第一,隨機(jī)補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接,它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連續(xù)運(yùn)行(如大中型異步電動(dòng)機(jī))的無功消耗,以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主。此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無功峰荷。
  隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:用電設(shè)備運(yùn)行時(shí),無功補(bǔ)償投入,用電設(shè)備停運(yùn)時(shí),補(bǔ)償設(shè)備也退出,不會(huì)造成無功倒送,而且不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。
  第二,隨器補(bǔ)償。隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器二次側(cè),以無功補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配變?cè)谳p載或空載時(shí)的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無功,配變空載無功是農(nóng)網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分,對(duì)于輕負(fù)載的配變而言,這部分損耗占供電量的比例很大,從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加,不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價(jià)。
  隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn):接線簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功,限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷,使該部分無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低無功網(wǎng)損,具有較高的經(jīng)濟(jì)性,是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。
  第三,跟蹤補(bǔ)償。跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kV母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配電用戶,可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式,補(bǔ)償效果好。
  跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活,運(yùn)行維護(hù)工作量小,比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對(duì)延長(zhǎng)、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對(duì)較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。
  五、補(bǔ)償后的經(jīng)濟(jì)效益
  從補(bǔ)償后效果來看,補(bǔ)償后動(dòng)力電流可以下降1/3以上,有些甚至能下降50%,臺(tái)區(qū)線損基本上可以降低2-4個(gè)百分點(diǎn),可以起到較好的降損效果。
  在電網(wǎng)中,線路或變壓器的可變功率損耗為:
 ?。校絀2R×10-3
  假設(shè)一臺(tái)50kVA變壓器,主要負(fù)荷為5臺(tái)7.5kW三相異步電動(dòng)機(jī),月供電量20000kwh,線損為7.2%,經(jīng)過無功補(bǔ)償原功率因數(shù)cosΦ1=0.7,提高到cosΦ2=0.9。
  提高負(fù)荷的功率因數(shù)與降低線損的關(guān)系為:
  △P%=[1-(cosΦ21/cosΦ22)]×100%
  式中
  cosΦ1——負(fù)荷原功率因數(shù),cosΦ2——補(bǔ)償后的功率因數(shù)
  可變損耗降低:
  △P%=[1-(cosΦ21/cosΦ22)]×100%
  =[1-(0.49/0.81)]×100%
  =39.51%
  月?lián)p耗電量:7.2%×20000=1440kwh
  月總損耗降低電量:39.51%×1440=569kwh
  按動(dòng)力電價(jià)0.63元/千瓦時(shí)計(jì)算,月節(jié)省電費(fèi):
  0.63×569=358.47元
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