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浅谈低压电容器无功补偿的技术与经济性

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来源:优发国际电力  时间:2017/12/06  阅读:
  无功功率是维持电力系统正常运行主要的一个因素。搞好电力系统的无功平衡,提高负荷的功率因数,可以减少线路和变压器中的有功功率损耗和其他电能损耗,从而提高电能质量,降低电能损耗,并保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量。交直流分压器主要用于脉冲高压,雷电高压,工频高压的测量以及电力系统及电气、电子设备制造部门工频交流高电压和直流高电压的测量。
  1无功补偿的作用
  1.1提高变配电设备利用率,减少投资费用
  对低功率因数的负荷进行无功补偿,接入并联电容器,由于无功电流得到补偿,使得负荷电流减少
  由于功率因数提高而使变配电设备减少的容量(kVA)可用公式1计算:
  ΔS=P/COSφ1-P/COSφ2
  =P×(COSφ2-COSφ1)/(COSφ2×COSφ1)
  (1)式中:
  S---为减少的设备容量
  P---为负荷有功功率
  COSφ1---为补偿前负荷功率因数
  COSφ2---为补偿后负荷功率因数
  如1000kW的负荷容量,补偿前功率因数为0.7,从公式1中可计算出当功率因数补偿到0.95时,为该负荷输电的变配电设备容量可减少376kVA,对于新建项目可以减少投资费用(变配电设备容量减少376kVA,可减少基本电费的支出),经济效益明显。
  2.2降低电网中的功率损耗
  当负荷的功率因数从1降到COSφ时,电网中的功率损耗将增加的百分数约为δp(%)=(1/COS2φ-1)×100%
  2.3减少了线路的压降
  由于功率因数的提高,线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减小,有利于改善末端的电能质量。
  2.4提高功率因数及相应地减少电费
  根据国家水利电力部国家物价局1983年颁布的《功率因数调整电费办法》规定三种功率因数标准值,相应地减少电费:
  ①功率因数标准0.90,适用于160千伏安以上的高压供电工业用户、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站。②功率因数标准0.85,适用于100千伏安(千瓦)及以上的其他工业用户,100千伏安(千瓦)及以上的非工业用户和100千伏安(千瓦)及以上的电力排灌站。③功率因数标准0.80,适用于100千伏安(千瓦)及以上的农业用户和趸售用户。
  3低压并联电容器无功补偿的种类
  3.1集中补偿
  在低压配电所内配置若干组电容器接在配电母线上,补偿供电范围内的无功功率
  3.2就地补偿
  将补偿电容器安装于用电负荷附近,或直接并联于用电设备上
  就地补偿分为两种:一是分散就地补偿,电容器接在低压配电装置或动力箱的母线上,对附近的用电设备进行无功补偿。二是单独就地补偿,将电容器直接接在用电设备端子上或保护设备末端,一般不需要电容器用的操作保护设备,
  3.3就地补偿与集中补偿节能比较
  4电容补偿在技术上应注意的问题
  ①防止涌流。在电容器投入时,一般情况下伴随着很大的涌流,在IEC出版物831电容器篇中电容器投入涌流的计算公式Is=In×√2S/Q
   (3)式中:
  Is---为电容器投入时的涌流(A)
  In---为电容器额定电流(A)
  S---为安装电容器处的短路功率(MVA)
  Q---为电容器容量(Mvar)
  在低压电容器回路中,可采用以下方法限制:一是串联电抗器;二是加大投切电容器的容量;三是采用专用电容器投切的接触器。
  ②防止系统谐波的影响。由于电容器回路是一个LC电路,对于某些谐波容易产生谐振,造成谐波放大,使电流增加和电压升高。为此可采用串联一定感抗值的电抗器以避免谐振,如以电抗器的百分比为K,当电网中5次谐波较高,而3次谐波不太高时,K宜采用4.5%;如中3次谐波较高时,K宜采用12%,当电网中谐波不高时,K宜采用0.5%。
  ③防止产生自励。采用电容器就地补偿电动机无功功率,电容器直接并联在电动机上,切断电源后,电动机在惯性作用下继续运行,此时电容器的放电电流成为励磁电流。如果补偿电容器的容量过大,就可使电动机的磁场得到自励而产生电压,电动机即运行于发电状态,所以补偿容量小于电动机空载容量就可以避免,一般取0.9倍就没关系。
  QC=0.9×3UI0
  (4)式中:
  Qc---为补偿电容器容量
  U---为系统电压
  I0---为电动机空载电流
  5电容补偿控制的选择及补偿容量的确定
  5.1电容器组投切方式的选择
  电容器组投切方式分手动和自动两种。对于补偿低压基本无功及常年稳定的高压电容器组,宜采用手动投切;为避免过补偿或轻载时电压过高,易造成设备损坏的,宜采用自动投切。高、低压补偿效果相同时,宜采用低压自动补偿装置。
  5.2电容器补偿容量的确定
  先进行负荷计算,确定有功功率P和无功功率Q,补偿前自然功率因数为cosφ1,要补偿到的功率因数为cosφ2。则QC=P(tgφ1-tgφ2)
  (5)式中:
  Qc---为补偿电容器容量
  P---为负荷有功功率
  COSφ1---为补偿前负荷功率因数
  COSφ2---为补偿后负荷功率因数
  确定无功补偿容量时,还应注意以下三点: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。③就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流,因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件,可用公式4计算。
  6结语
  采用无功补偿可以提高功率因数,是一项投资少,收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济,还可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。我国很多地区配电网和农网平均功率因数偏低,通过采用补偿电容器进行合理的补偿,一定能够提高供电质量并取得明显的经济效益。

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