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    淺談低壓電容器無功補償的技術與經濟性

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    來源:儀天成電力  時間:2017/12/06  閱讀:
      無功功率是維持電力系統正常運行主要的一個因素。搞好電力系統的無功平衡,提高負荷的功率因數,可以減少線路和變壓器中的有功功率損耗和其他電能損耗,從而提高電能質量,降低電能損耗,并保證了電力系統的穩定運行和用戶的供電質量。交直流分壓器主要用于脈沖高壓,雷電高壓,工頻高壓的測量以及電力系統及電氣、電子設備制造部門工頻交流高電壓和直流高電壓的測量。
      1無功補償的作用
      1.1提高變配電設備利用率,減少投資費用
      對低功率因數的負荷進行無功補償,接入并聯電容器,由于無功電流得到補償,使得負荷電流減少
      由于功率因數提高而使變配電設備減少的容量(kVA)可用公式1計算:
      ΔS=P/COSφ1-P/COSφ2
      =P×(COSφ2-COSφ1)/(COSφ2×COSφ1)
      (1)式中:
      S---為減少的設備容量
      P---為負荷有功功率
      COSφ1---為補償前負荷功率因數
      COSφ2---為補償后負荷功率因數
      如1000kW的負荷容量,補償前功率因數為0.7,從公式1中可計算出當功率因數補償到0.95時,為該負荷輸電的變配電設備容量可減少376kVA,對于新建項目可以減少投資費用(變配電設備容量減少376kVA,可減少基本電費的支出),經濟效益明顯。
      2.2降低電網中的功率損耗
      當負荷的功率因數從1降到COSφ時,電網中的功率損耗將增加的百分數約為δp(%)=(1/COS2φ-1)×100%
      2.3減少了線路的壓降
      由于功率因數的提高,線路傳送電流小了,系統的線路電壓損失相應減小,有利于改善末端的電能質量。
      2.4提高功率因數及相應地減少電費
      根據國家水利電力部國家物價局1983年頒布的《功率因數調整電費辦法》規定三種功率因數標準值,相應地減少電費:
      ①功率因數標準0.90,適用于160千伏安以上的高壓供電工業用戶、裝有帶負荷調整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站。②功率因數標準0.85,適用于100千伏安(千瓦)及以上的其他工業用戶,100千伏安(千瓦)及以上的非工業用戶和100千伏安(千瓦)及以上的電力排灌站。③功率因數標準0.80,適用于100千伏安(千瓦)及以上的農業用戶和躉售用戶。
      3低壓并聯電容器無功補償的種類
      3.1集中補償
      在低壓配電所內配置若干組電容器接在配電母線上,補償供電范圍內的無功功率
      3.2就地補償
      將補償電容器安裝于用電負荷附近,或直接并聯于用電設備上
      就地補償分為兩種:一是分散就地補償,電容器接在低壓配電裝置或動力箱的母線上,對附近的用電設備進行無功補償。二是單獨就地補償,將電容器直接接在用電設備端子上或保護設備末端,一般不需要電容器用的操作保護設備,
      3.3就地補償與集中補償節能比較
      4電容補償在技術上應注意的問題
      ①防止涌流。在電容器投入時,一般情況下伴隨著很大的涌流,在IEC出版物831電容器篇中電容器投入涌流的計算公式Is=In×√2S/Q
       (3)式中:
      Is---為電容器投入時的涌流(A)
      In---為電容器額定電流(A)
      S---為安裝電容器處的短路功率(MVA)
      Q---為電容器容量(Mvar)
      在低壓電容器回路中,可采用以下方法限制:一是串聯電抗器;二是加大投切電容器的容量;三是采用專用電容器投切的接觸器。
      ②防止系統諧波的影響。由于電容器回路是一個LC電路,對于某些諧波容易產生諧振,造成諧波放大,使電流增加和電壓升高。為此可采用串聯一定感抗值的電抗器以避免諧振,如以電抗器的百分比為K,當電網中5次諧波較高,而3次諧波不太高時,K宜采用4.5%;如中3次諧波較高時,K宜采用12%,當電網中諧波不高時,K宜采用0.5%。
      ③防止產生自勵。采用電容器就地補償電動機無功功率,電容器直接并聯在電動機上,切斷電源后,電動機在慣性作用下繼續運行,此時電容器的放電電流成為勵磁電流。如果補償電容器的容量過大,就可使電動機的磁場得到自勵而產生電壓,電動機即運行于發電狀態,所以補償容量小于電動機空載容量就可以避免,一般取0.9倍就沒關系。
      QC=0.9×3UI0
      (4)式中:
      Qc---為補償電容器容量
      U---為系統電壓
      I0---為電動機空載電流
      5電容補償控制的選擇及補償容量的確定
      5.1電容器組投切方式的選擇
      電容器組投切方式分手動和自動兩種。對于補償低壓基本無功及常年穩定的高壓電容器組,宜采用手動投切;為避免過補償或輕載時電壓過高,易造成設備損壞的,宜采用自動投切。高、低壓補償效果相同時,宜采用低壓自動補償裝置。
      5.2電容器補償容量的確定
      先進行負荷計算,確定有功功率P和無功功率Q,補償前自然功率因數為cosφ1,要補償到的功率因數為cosφ2。則QC=P(tgφ1-tgφ2)
      (5)式中:
      Qc---為補償電容器容量
      P---為負荷有功功率
      COSφ1---為補償前負荷功率因數
      COSφ2---為補償后負荷功率因數
      確定無功補償容量時,還應注意以下三點:①在輕負荷時要避免過補償,倒送無功造成功率損耗增加,也是不經濟的。②功率因數越高,每千乏補償容量減少損耗的作用將變小,通常情況下,將功率因數提高到0.95就是合理補償。③就地補償電容器容量選擇的主要參數是勵磁電流,因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件,可用公式4計算。
      6結語
      采用無功補償可以提高功率因數,是一項投資少,收效快的節能措施。并聯補償電容器原理簡單、使用方便、運行經濟,還可以分組投切保證電壓合格率和合理的功率因數。我國很多地區配電網和農網平均功率因數偏低,通過采用補償電容器進行合理的補償,一定能夠提高供電質量并取得明顯的經濟效益。

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