无功补偿运行方式
远、负荷重、功率因数低的10KV架空线路上,主要补偿线路上的感性电抗所消耗的无功功率和配电变压器励磁无功功率损耗,还可提高线路末端电压。 1.配电线路无功补偿确定安装地点和装设容量原则
(1)就近补偿适用于线路主干线长度超过10km、超过经济电流密度运行的重负荷线路、电压质量差的线路。
(2)防止轻载时向电网倒送无功,容量选择以补偿局部电网中配电变压器的空载损耗总值为度。
(3)合理选择安装地点。
2.配电线路无功补偿安装位置及补偿容量的确定
无功补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的原则,尽可能减少主干线上的无功电流为目标。一般对于均匀分布无功负荷的配电线路,其补偿容量和安装位置按[2n/(2n+1)](其中n为不小于1的整数)规则,求得最优补偿方案。考虑到无功补偿装置的运行维护、补偿效益及投资回收期限,沿线的无功补偿点以安装一处为宜,最多不应超过两处,可以直接连接在于主干线上和较大的分支线上,每一个补偿点的容量不宜超过100~150kvar。
配电线路上无功补偿容量应适当控制,并且在线路负荷低谷时,不应出现过补偿现向系统倒送无功。负荷在线路上的分布状态不同,安装地点也不同,具体位置应根据负荷分布特点和容量的大小计算确定。具体可查无功补偿容量表。 (三)用户分散补偿
我县城镇低压用户的用电量有快速增长,企业、厂矿、居民小区等对无功需求都很大,直接在用户末端进行无功补偿恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。工厂、车间安装的异步电动机,如果就地补偿时有困维时可在动力配电室集中补偿。GB50052-1995《供电系统设计规范》指出,容量较大,负荷平稳且经常使用
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的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。 (四)10KV/0.4KV配电变压器的随机补偿
配电变压器随机补偿,是将低压补偿电容器直接安装在配电变压器低压侧,与配电变压器同步投切,用以补偿配电变压器自身励磁无功功率损耗和感性用电设备的无功功率损耗。 1.随机补偿的原则
10KV/0.4KV配电变压器的补偿位置一般在出口处的总保险后,这样可用配电变压器低压绕组作为放电线圈,配电变压器低压侧总保险作为总保护。无功补偿装置容量的选择,应根据实际负荷水平按提高功率因数的要求合理配置。随着负荷的变化,配电变压器随机补偿方式应使用无功自动补偿装置自动投切一部分电容器组,以达到最佳补偿功率因数。
2.配电变压器低压侧无功功率的优点是接线简单,维护管理方便,能有效的补偿配电变压器空载无功,要在占配电网无功负荷的约41.40%处就地平衡,大大降低了有功损耗和电压损耗,可以满足负荷就动时最低补偿的需要,避免轻载时过补,减少与电容器配套的开关、放电电阻、保护设备等附件的投资,减少电容器的投切次数、延长寿命,同时减少工作量,电容器运行小时数最高,因而发挥的作用也最大。 3.补偿容量的确定
(1)农网配变负荷率一般都很低,据统计年平均负荷率为8%,所以只要对每台变压器都进行就地补偿,就可以补偿农网总无功负荷的约50%,是目前补偿无功最有效的手段之一。根据巧家县城公用配变的容量、负荷与自然功率因数情况,应当合理选择低压无功补偿装置的补偿容量,一般以30~60 kvar为宜。
(2)配电变压器低压侧补偿容量不宜过大,否则不但不经济,而且在变压器空载或者负荷较时,还会造成过补偿,使功率因数角超前、无功功率向电力系统倒送电和
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电源电压升高。
(3)为防止发生过补偿现象,其补偿容量不应超过配电变压器的无功功率,补偿容量和选择应同时考虑两个方面:①补偿配电变压器本身的无功功率损耗;②当低压电网的 cos ﹤0.9时,补偿到 cos =0.9所需的无功功率。由于配网负荷普遍存在三相负荷不平衡情况,建议在负荷较大的配变台区安装具有分相投切的无功补偿装置,根据“取平补齐”原则,以共补2~4组、分补1组或2组为宜。 4.补偿方式
低压配电系统中的无功功率补偿方式在用户变压器低压侧安装低压三相电力电容器组,在测得采样相(多为B相)的功率因数后,便依据此值投切本相电容器组对本相负载的无功功率作集中补偿。这种补偿方式在以三相负荷为主的低压供配电系统中表现优异,但在以单相负荷为主的低压供配电系统中,由于三相间无功负荷不平衡,且这种不平衡无法通过调配三相负载等手段来消除,所以若是采用低压三相电力电容器组按采样值对三相进行无功补偿,则补偿后三相功率因数不一致。采样相补偿效果好,而另外两相则会经常出现欠补偿或是过补偿。欠补偿使得安装的电力电容器组不能完全发挥作用,线路中仍然流过较大的无功电流而增加电能损耗;而过补偿则将向电网输送无功电流,是电力系统中所禁止的。
如果采用单相电容器组按每相测出的功率因数值对三相分别进行无功补偿,则完全可以避免对电网中无功功率过补偿或欠补偿情况的发生,充分发挥电力电容器组的对无功负荷的补偿作用,改善电能质量,减少系统中的电能损耗。
分相补偿对电容器额定容量的选择应注意与变压器容量相匹配。如果选择大容量的电容器组来补偿小容量变压器,则将往往难以精确补偿;而若是采用小容量电容器组补偿大容量变压器,则将会导致电容器的投切频繁。而电容器投切频繁对开关电器是极为不利的,因此应减少电容器的投切次数。
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(五)低压电动机的随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗,以补励磁无功为主,此种方式可较好地限制农网无功峰荷。这种方式具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活,维护简单、事故率低等优点。对于Y-起动的电动机,应将补偿电容器的三个接线端子连接到电动机的D4、D5、D6三个端子上,使电动机在Y连接起动时,同时也将三相电容器短接起来,当起动完毕后,电动机进入连接运行时,电容器与电动机绕组并联,投入正常的运行。需注意的是安装补偿电容器的电动机,不能承爱反转或反接制动。电动机仍在继续运转,并产生相当大的反电势时,不能再起动。应避免电容器和电动机产生自激电压。
总的说来,为使低压无功补偿收到实效,有效降低配网线损、改善电压质量,在安装实施无功补偿后还要重视监视维护与分析工作,不能“只装不管”,因电容器组的安装只是无功补偿工作的开始。因此,供电部门应考虑制定相应的低压无功补偿设备运行维护制度,明确职责,落实到人,通过定期检查、采集运行数据与分析补偿效果,保证设备的安全可靠运行,并发挥实效 四、农网现阶段无功补偿存在的问题
1.补偿方式问题。目前很多电力部门对无功补偿的出发点为就地补偿,不向系统倒送无功,即只注意补偿功率因素,不是立足于降低系统电网的损耗。
2.谐波问题。电容器具有一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏;并且由于电容器对谐波有放大作用,因而使系统的谐波干扰更严重。
3、无功倒送问题。 无功倒送在电力系统中是不允许的,特别是在负荷低谷时,无功倒送造成电压偏高。
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4、电压调节方式的补偿设备带来的问题。有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的,这有助于保证用户的电能质量,但对电力系统而言却并不可取。因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起的,但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时,无功的投切量可能与实际需求相去甚远,出现无功过补或欠补。
5.因新增电容器与电网发展不同步,致使无功缺口很大,变电所lOkV母线平均力率为0.85。
6.电容器的配置不合理。在高压方面安装电容器,补低压方面的无功负荷,不符合“分级补偿,就地平衡”的原则。这种“重力率,轻降损\的补偿方法对电网本身不但没有起到应有的降损效果,而且增加了技术和装备方面的困难。 五、农网无功补偿需做的工作
1.农网无功负荷分布情况,将重点确定为电动机和配电变压器可使无功负荷基本上得以就地平衡。
2.无功经济当量的测算,假定变电站一次侧为无功经济当量的零值点,按公式进行测算各种补偿方式的无功经济当量得知:其中随电动机补偿的无功经济当量值最高,其次是随配电变压器补偿和低压集中补偿,说明补偿点选在电网末端最好。
3.工程投资分析。按照电网无功补偿典型容量测算:变电所集中补偿高压电容器600kvar,高压线路补偿每处90kvar,低压补偿自动投切柜容量200kvar。各种补偿方式单位容量综合投资,其中低压补偿电动机和配电变压器的单位综合投资最低。因此,低压补偿方式投资少、降损效果显著,且可实现无功就地平衡。因此,现阶段对于农网来说,无功补偿应遵循以下原则:以供电区为单位,对其无功负荷进行系统分析,并从电网的末端人手,以补偿低压电动机和配电变压器的无功负荷为主,辅之以变电所高压集中补偿和线路分散补偿,即实现供电区的无功优化。