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2016-07-05阅读2071次 关于配电网无功补偿方案比较及补偿应注意的问题

关于配电网无功补偿方案比较及补偿应注意的问题

一、前言

无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题,合理选择无功补偿方案和补偿容量,能有效提高系统的电压稳定性,保证电网的电压质量,提高发输电设备的利用率,降低有功线损和减少发电费用。

由于配电网的规模巨大,因此配电网无功补偿对降损节能,改善电压质量意义重大。本文结合当前人们关注的电网无功补偿问题,重点分析、比较了配电网常用无功补偿方案特点,并通过对无功补偿应用技术的分析,提出了配电网无功补偿工程应注意问题和相关建议。

  二、配电网无功补偿方案比较

配电网无功补偿方案有变电站集中补偿、配电变低压补偿、配电线路固定补偿和用电设备分散补偿,我们重点说一说配电网中的无功补偿。

  1.配电变低压补偿

配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大,通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿,总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变用户功率因数,实现无功的就地平衡,降低配电网损耗和改善用户电压质量。配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散,因此补偿工程的投资较大,运行维护工作量大,也因此要求厂家要尽可能降低装置的成本,提高装置的可靠性。低压补偿装置安装地点分散、数量大,运行维护是补偿工程需要重点考虑的问题;另外,配电系统负荷情况复杂,系统可能存在谐波、三相不平衡,以及防止出现过补偿等问题。

  2.配电线路固定补偿

大量配电变压器要消耗无功,很多公用变压器没有安装低压补偿装置,造成的很大无功缺额需要变电站或发电厂承担,大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下,这种情况下可考虑配电线路无功补偿,文献提出了配电线路无功补偿的必要性和方法。

线路补偿既通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。由于线路补偿远离变电站,因此存在保护难配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境限制等问题。因此,线路补偿的补偿点不宜过多;控制方式应从简,一般不采用分组投切控制;补偿容量也不宜过大,避免出现过补偿现象;保护也要从简,可采用熔断器和避雷器作为过电流过电压保护。

  3.用电设备随机补偿

在10kV以下电网的无功消耗总量中,变压器消耗占30%左右,低压用电设备消耗占65%以上。由此可见,在低压用电设备上实施无功补偿十分必要。从理论计算和实践中证明,低压设备无功补偿的经济效果最佳,综合性能最强,是值得推广的一种节能措施。感应电动机是消耗无功最多的低压用电设备,故对于厂矿企业的较大容量电动机,应该实施就地无功补偿,即随机补偿。与前三种补偿方式相比,随机补偿更能体现以下优点:(1)线损率可减少20%;(2)改善电压质量,减小电压损失,进而改善用电设备启动和运行条件;(3)释放系统能量,提高线路供电能力。

由于随机补偿的投资大,确定补偿容量需要进行计算,以及管理体制、重视不够和应用不方便等原因,目前随机补偿的应用情况和效果都不理想。因此,对随机补偿需加强宣传力度,增强节能意识,同时应针对不同用电设备的特点和需要,开发研制体积小、造价低、易安装、免维护的智能型用电设备无功补偿装置。

  三、无功补偿效益的简要分析

配变低压无功补偿能有效降低配电变及以上输配电网的损耗。由于计算整个电网损耗涉及因素多,工作量大,下面以1000kVA变压器为例,通过简单计算,说明无功补偿具有巨大的直接和间接效益。

设补偿前变压器满载运行,视在功率S=1000KVA,功率因数COSφ=0.85,年用电时间为T=3000小时,计算:1)若将COSφ提高到0.95,计算需要的补偿电容器容量;2)补偿前需要支付的年费用;3)补偿装置单位投资为150元/kvar,补偿装置本身损耗为3%,投资回收率为10%/年,计算补偿后的年效益。根据已知条件,可计算补偿前

P1=SCOSφ1=1000×0.85=850kW

Q1=Ssinφ1=1000×0.52678=526.78kvar1)求需要安装的补偿电容器容量x

因装置本身有功损耗为3%,补偿后的电网无功Q2=526.78-x,要求COSφ为0.95,可求tgφ2=0.3287,于是有

可求补偿容量x=245.73≈246kvar

补偿前需要支付的年费用基本电费:一般按最大负荷收取,设每KVA收取的费用为180元/年,故有

FJ1=180×1000=18万元

电量电费:设每KWh为0.4元,故有

FD1=0.4×850×3000=102万元

补偿前年费用:

FZ1=FJ1+FD1=18+102=120万元3)补偿后需要支付的年费用和年效益

补偿后的视在功率和基本电费:FJ2=180×857=15.426万元

电量电费:FD2=0.4×(850+0.03×246)×3000=102.88万元

补偿装置折旧费:

Ff=150×246×10%=0.369万元

补偿后年费用:FZ2=FJ2+FD2+Ff=

15.426+102.88+0.369=118.675万元

安装无功补偿可获得的年效益

△F=FZ1-FZ2=120-118.675=1.325万元

上面仅仅是无功补偿提高功率因数角度计算的效益;如果计及降低输配电网损耗、功率因数调整电费,以及节约建设投资、改善电压质量等方面因素,其经济效益更加可观。

电网无功补偿是一项建设性的技术措施,对电网安全、优质、经济运行有重要作用。由于篇幅限制,本文重点对配电网的无功补偿技术进行了分析、探讨。分析计算结果和大量工程实践表明,虽然配变无功补偿容量小、电压低,但工程中却有很多技术问题值得认真分析和思考;而无功补偿工程是供电企业和产品厂家双方的事情,都应充分重视解决工程中的问题。

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