時間：2014年03月25日 分類：推薦論文 次數(shù)：
摘要：在我國的低壓電網(wǎng)中普遍存在功率因數(shù)較低、電網(wǎng)線損較大的情況，農(nóng)網(wǎng)低壓線路供電半過大，線末端電壓低的狀況更為嚴(yán)重。安裝低壓無功補(bǔ)償裝置對農(nóng)村電網(wǎng)改善無功功率和提高功率因數(shù)的具有重大意義，本文通過闡述低壓無功補(bǔ)償裝置對改善無功功率和提高功率因數(shù)的意義，分析低壓無功補(bǔ)償裝置的選用類型，并結(jié)合廣州荔灣供電局安裝低壓無功補(bǔ)償裝置的實例，說明低壓自動無功補(bǔ)償裝置節(jié)能降損的效果。
關(guān)鍵詞：電力工程師論文發(fā)表,期刊發(fā)表,低壓,補(bǔ)償,節(jié)約電能,改善電能質(zhì)量
近年來，隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)化程度的不斷提高，對電能的需求也呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。電力系統(tǒng)中大多數(shù)用電設(shè)備的功率因數(shù)不高，需要大量的無功功率，也給電網(wǎng)帶來額外負(fù)擔(dān)，并影響到電網(wǎng)電能質(zhì)量。目前，我國的電網(wǎng)，特別是農(nóng)村低壓電網(wǎng)，普遍存在功率因數(shù)較低、電網(wǎng)線損較大的情況。導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因是眾多的感性負(fù)載用電設(shè)備設(shè)計落后，功率因數(shù)較低。比如我國的電動機(jī)消耗的電能占全部發(fā)電量的70%，而由于設(shè)計和使用等方面的原因我國電動機(jī)的功率因數(shù)往往較低，一般約為 。
在這種情況下，采用無功補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)，對提高電能質(zhì)量和挖掘電網(wǎng)潛力是十分必要的，世界各國都把無功補(bǔ)償作為電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分。
1無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x
在荔灣供電局農(nóng)網(wǎng)用戶中，工業(yè)用戶占總用戶的60%，10千伏線路送出端或配電，變壓器用戶均沒有配置補(bǔ)償裝置，致使10千伏送出端功率因數(shù)COSφ值較低。眾多配變的空載及漏磁損耗、家用電器的無功耗用迭加起來占據(jù)了10千伏線路送出的大量無功功率，致使COSφ值達(dá)不到規(guī)定要求，線損也大大增加了。因此，在低壓供電系統(tǒng)中采用合理方式對用電設(shè)備進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，具有多方面的意義，它不僅可以提高線路傳輸效率，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高電能質(zhì)量。具體來說有：
1.1提高電網(wǎng)傳輸效率
電網(wǎng)的傳輸能力是以能夠傳輸?shù)墓β蕘砗饬康摹Ｔ诠β实亩x上，有功功率和無功功率的矢量和稱為視在功率。電網(wǎng)傳輸線路對視在功率的傳輸能力是一定的。如果無功功率部分增加，就會相應(yīng)的降低有功功率的比例，從而使傳輸效率降低。通過在用戶端進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，可以免去電網(wǎng)傳輸無功功率的負(fù)擔(dān)，增大電網(wǎng)中傳輸?shù)挠泄β实谋壤�，提高傳輸效率�?/p>
1.2穩(wěn)定電網(wǎng)電壓
輸電線路電壓由兩部分組成，即有功功率在電阻上的壓降或無功功率在電感和電容上的壓降。一般來說，在超高壓電網(wǎng)的線路、變壓器的等效電路中，電抗的數(shù)值比電阻大的多。所以無功功率對電壓損耗的影響很大，而有功功率對電壓損耗的影響則要小得多。因此，在電力系統(tǒng)中，無功功率是造成電壓損耗的主要因素。電網(wǎng)中無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置，與電網(wǎng)提供的電壓質(zhì)量關(guān)系十分密切。合理安裝補(bǔ)償設(shè)備可以改善電壓質(zhì)量。同時，電壓質(zhì)量的高低對電網(wǎng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也起著至關(guān)重要的作用。
1.3降低線路損耗
無功補(bǔ)償?shù)囊饬x還在于減小發(fā)電與供電設(shè)備的設(shè)計容量，減少投資、降低線路損耗，提高供、用電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等。
因此，在農(nóng)網(wǎng)低壓線路實施安裝無功補(bǔ)償裝置是勢在必行的。
2 無功功率補(bǔ)償?shù)囊?/p>
根據(jù)全國供用電規(guī)則規(guī)定：無功功率應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)(未經(jīng)補(bǔ)償?shù)挠秒娫O(shè)備原有的用電功率因數(shù))的基礎(chǔ)上，設(shè)計和安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功電力倒送。全國供用電規(guī)則還規(guī)定了在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時，用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)：高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.90以上;其他100 KVA(kW)及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上;農(nóng)業(yè)用電，功率因數(shù)為0.80以上，凡功率因數(shù)不能達(dá)到上述規(guī)定的新用戶，供電部門可拒絕供電。因此對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，提高企業(yè)用電的功率因數(shù)具有重要的意義。負(fù)載的功率因數(shù)低，對電力系統(tǒng)不利。
3 低壓無功功率補(bǔ)償裝置的選用
3.1低壓無功補(bǔ)償裝置的設(shè)置方式
我國目前采用的低壓無功補(bǔ)償裝置主要有以下幾種：
3.1.1 集中低壓補(bǔ)償
集中低壓補(bǔ)償是將所有的無功補(bǔ)償電容器均安裝在變電所里，補(bǔ)償電容器柜直接接到400 V低壓母線上，通過提高變電所總的功率因數(shù)的方式，來達(dá)到補(bǔ)償無功功率的目的。
3.1.2分散低壓補(bǔ)償
分散低壓補(bǔ)償是將總的無功補(bǔ)償電容器分為有效的幾個組，分別裝設(shè)在各自的低壓母線上，使得每個低壓母線上的無功都能夠得到合理的補(bǔ)償，以達(dá)到補(bǔ)償無功功率的目的。
3.1.3就地低壓補(bǔ)償
就地補(bǔ)償是將無功補(bǔ)償電容器與現(xiàn)場的感性負(fù)載(異步電動機(jī)等)安裝在一起，具有一對一的補(bǔ)償效果。通過合適的容量選擇和配合，就能夠取得良好的補(bǔ)償效果。
3.1.4混合低壓補(bǔ)償
混合補(bǔ)償是將上面所列舉的三種補(bǔ)償形式進(jìn)行綜合，針對不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場情況來合理的選擇無功補(bǔ)償?shù)淖罴逊绞�，可以獲得較好的補(bǔ)償效果和較高的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2低壓無功補(bǔ)償裝置的選用
并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器是電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕Ｓ迷O(shè)備，應(yīng)予優(yōu)先選用。為縮短電器距離，特別在遠(yuǎn)距離超高壓送點線路上可選用串聯(lián)補(bǔ)償電容器，其補(bǔ)償度(容性無功補(bǔ)償容量與最大有功負(fù)荷之比)一般不小于50%，并應(yīng)防止次同步諧振發(fā)生。當(dāng)220—500kv電網(wǎng)受端系統(tǒng)短路容量不足，或長距離送點線路中途缺乏電壓支持時，為提高輸送能力和系統(tǒng)穩(wěn)定水平，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較認(rèn)為合理時，可裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)。為防止電網(wǎng)電壓崩潰，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較�？稍谙銧t終點附近或多處安裝精致無功補(bǔ)償器;對于沖擊性負(fù)荷、波動性負(fù)荷、嚴(yán)重不平衡負(fù)荷也應(yīng)采用靜止補(bǔ)償器。以減小對系統(tǒng)其它用戶的影響。從2004年起，荔灣供電局在農(nóng)網(wǎng)低壓線路上無功補(bǔ)償主要選用的方式有：
3.2.1 集中低壓補(bǔ)償
在農(nóng)村代管變低壓房加裝低壓無功補(bǔ)償柜。一般按變壓器容量的30%進(jìn)行配置。以630KVA為例，每臺按180KVAR配置。在2007年農(nóng)網(wǎng)全部列入城網(wǎng)工程項目后，所有新建的工程都按此原則新裝。
3.2.2分散低壓補(bǔ)償
荔灣供電局根據(jù)臺區(qū)低壓線路長短、負(fù)荷輕重的不同情況，采取在低壓架空線上加裝低壓無功補(bǔ)償箱，地點設(shè)在整段低壓架空線60%處。以補(bǔ)償后段的低壓線路。低壓無功補(bǔ)償箱的容量選用45KVAR和90KVAR兩種，安裝方式采用桿上和靠墻兩種方式。
3.2.3電壓起動型的低壓補(bǔ)償
荔灣供電局針對臺區(qū)低壓線路過長，線末端電壓低的情況，在線末端加裝電壓起動型的低壓補(bǔ)償箱，低壓無功補(bǔ)償箱的容量選用45KVAR。有效的提高線末端電壓。
以上是荔灣供電局在農(nóng)網(wǎng)低壓線路上進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)娜N方式，這三種方式靈活多樣結(jié)合，形成前、中、后的互補(bǔ)，較好地進(jìn)行無功補(bǔ)償，收到良好的效果。隨著低壓無功補(bǔ)償裝置技術(shù)的不斷發(fā)展，新的設(shè)備也不斷采用新的技術(shù)，從靜態(tài)無功補(bǔ)償向動態(tài)無功補(bǔ)償過渡，低壓開關(guān)也采用新型的開關(guān)�？偟膩碚f，荔灣供電局在農(nóng)網(wǎng)低壓線路上進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)應(yīng)用日趨完善，為提高農(nóng)網(wǎng)低壓線路電壓質(zhì)量，降低綜合線損發(fā)揮更大的作用。
4 低壓無功功率補(bǔ)償裝置的維護(hù)
低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置日常運(yùn)行維護(hù)工作對于設(shè)備的正常運(yùn)行由為重要。為此，荔灣供電局根據(jù)運(yùn)行的情況，專門制定《廣州荔灣供電局低壓無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行維護(hù)的管理規(guī)定》，制定了相關(guān)的作業(yè)表單，明確了運(yùn)行班的工作責(zé)任。各運(yùn)行班根據(jù)管理規(guī)定制定每月的巡視計劃，工作人員按要求對低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置進(jìn)行巡視檢查。發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及時排除。
經(jīng)這幾年的運(yùn)行經(jīng)驗可知，低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置最常見的故障有：
4.1電容器損壞
電容器因質(zhì)量問題，系統(tǒng)電壓過高而損壞的情況較多發(fā)生。處理方法：更換新的電容器。盡量選用有品牌，質(zhì)量好的產(chǎn)品更換。
4.2低壓補(bǔ)償控制器的損壞
低壓補(bǔ)償控制器的損壞，主要是運(yùn)行了一段時間，補(bǔ)償控制器的芯片損壞。處理方法：通知廠家更換。
4.3戶外的低壓補(bǔ)償箱被雷擊損壞電器元件
戶外的低壓補(bǔ)償箱安裝在空曠的地點，容易受雷擊，損壞設(shè)備的元件，如保險絲、接觸器等。處理方法：安裝良好的接地網(wǎng)，定期檢查地網(wǎng)的接地電阻是否符合要求。在新裝時注意選點，盡可能避免受雷擊損壞。
5 低壓無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益
低壓無功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效益感性負(fù)荷運(yùn)行時需要大量的無功功率來與電源進(jìn)行交換。采用低壓無功補(bǔ)償裝置后，為用電負(fù)荷提供了幾乎100% 的無功功率(僅有極少量的由于功率因數(shù)補(bǔ)償不到1的缺口部分無功以及10 kV線路和變壓器所需要的無功功率由電網(wǎng)提供)，1 0 kV電網(wǎng)輸入的功率主要是有功功率，因此總體的功率因數(shù)得到了極大的提高，并由此帶來了一系列的節(jié)能效益。主要表現(xiàn)為：
5.1提高了供配電設(shè)備的供電能力
供配電設(shè)備的供電能力主要由線路輸送能力和配電變壓器的容量來決定的。對于一定容量的用電負(fù)荷，當(dāng)其有功功率為一定時，功率因數(shù)越低，需要提供的電流越大。進(jìn)行無功補(bǔ)償后，負(fù)荷需要的無功部分由補(bǔ)償電容器來提供，線路和變壓器只需要提供有功部分功率即可，因此線路和變壓器上的電流大大地減少，可以滿足更多的負(fù)荷要求，相對來說就提高了供配電設(shè)備的供電能力。例如：荔灣供電局的坦尾F10河沙眼鏡塘綜合房加裝180 kvar低壓自動補(bǔ)償電容柜，設(shè)定補(bǔ)償限值cosj為0.95，小于限值則自動順序投入電容器組。如功率因數(shù)超前，向線路反送無功功率，則開始順序切除電容器，使功率因數(shù)在一個相對穩(wěn)定的區(qū)域保持動態(tài)平衡。高峰時一次電流1050 A，cosj = 0.7，裝置自動投入180 kvar后，功率因數(shù)達(dá)到1，一次電流變?yōu)?50 A，電流是補(bǔ)償前的電流的70%，即減少線路電流30%左右。
從以上數(shù)據(jù)可知，采用低壓無功補(bǔ)償能較有效地提高供電能力。
5.2降低了配電變壓器及線路的線損率
由以上案例的分析，根據(jù)電路原理，線路的損耗與負(fù)荷電流的平方成正比，線路電流大則損耗大，線路電流減小則線損減少，補(bǔ)償前電流為I，補(bǔ)償后電流大約為0.7×I，根據(jù)DP = 3I2R，所以補(bǔ)償后的線路損耗為補(bǔ)償前線路損耗值的49 %，線路損耗降低了大約51%左右。對于一定的用電負(fù)荷，由于供配電線路和變壓器的電流大大地減少，而配電變壓器及供電線路上的損耗是與其通過的電流的平方成正比。因此，安裝低壓無功補(bǔ)償能有效降低臺區(qū)的線損率。
5.3提高了供電末端的電壓質(zhì)量
供電線路上的電壓損耗是與其通過的電流成正比的。補(bǔ)償后線路上的電流有明顯地減少，線路上的電壓損耗也就大大地減低，提高了的供電線路末端電壓。荔灣供電局在低壓線路末端安裝電壓起動型的低壓補(bǔ)償裝置，經(jīng)現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)可知：可提高電壓10-20伏，對一些線路較長的地點有一定的幫助。因此安裝低壓無功補(bǔ)償能提高了供電末端的電壓質(zhì)量。
6 結(jié)論
在我國的低壓電網(wǎng)中普遍存在功率因數(shù)較低、電網(wǎng)線損較大的情況，農(nóng)網(wǎng)低壓線路供電半過大，線末端電壓低的狀況更為嚴(yán)重。安裝低壓無功補(bǔ)償裝置對農(nóng)村電網(wǎng)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和供電質(zhì)量，降低臺區(qū)的線損率，實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重大意義。安裝低壓無功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)實際情況選用不同的補(bǔ)償方式，才能充分發(fā)揮低壓無功補(bǔ)償?shù)淖饔�，在日常運(yùn)行中必須加強(qiáng)維護(hù)管理，保持設(shè)備的正常運(yùn)行，提高設(shè)備的完好率。安裝低壓無功補(bǔ)償裝置對節(jié)約電能，改善電能質(zhì)量越來越重要，也給電力系統(tǒng)和廣大電力用戶帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展。還將會有新的更加高效、安全的無功補(bǔ)償裝置開發(fā)出來。
參考文獻(xiàn):
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