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广东建筑机电安装工程:浅谈10kV配电网的无功优化补偿

发布日期:2021-11-30 19:11:24

广东建筑机电安装工程:浅谈10kV配电网的无功优化补偿


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1.功率因数和无功功率补偿的基本概念

  1.1功率因数:电网中的电气设备和电动机、变压器等属于既有电感又有电阻的电感性负载,电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差,相位角的余弦COSφ即是功率因数,它是有功功率与视在功率之比即COSφ=P/S.功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要技术指标。

  1.2无功功率补偿:把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路,当容性装置释放能量时,感性负荷吸收能量,而感性负荷释放能量时,容性装置吸收能量,能量在相互转换,感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。

  2.无功补偿的目的与效果

  2.1补偿无功功率,提高功率因数

  在电网运行中,因大量非线性负载的运行,除了要消耗有功功率外,还要消耗一定的无功功率。负荷电流在通过线路、变压器时将会产生功率与电能损耗,由电能损耗公式可知,当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时,线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多,线损就越大。因此,在受电端安装无功补偿装置,可减少负荷的无功功率损耗,提高功率因数,降低线损耗。

  2.2提高设备的供电能力

  由P=S.COSφ可以看出,当设备的视在功率S一定时,如果功率因数COSφ提高,上式中的P也随之增大,电气设备的有功出力也就提高了。

  2.3降低电网中的功率损耗和电能损失

  由公式I=P/(3.U.COSφ)可知当有功功率P为定值时,负荷电流I与COSφ成反比,安装无功补偿装置后,功率因数提高,使线路中的电流减小,从而使功率损耗降低:ΔP=I2R降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主要目的。

  2.4改善电压质量

  在线路中电压损失ΔU的计算公式如下:

  式中:ΔU——线路中的电压损失kV

  P——有功功率MW

  Q——无功功率Mvar

  Ue——额定电压KV

  R——线路总电阻Ω

  XL——线路感抗Ω

  由上式可见,当线路中的无功功率Q减少以后,电压损失ΔU也就减少了。

  2.5减少用户电费开支,降低生产成本。

  2.6减小设备容量,节省电网投资。

  3.无功补偿容量的选择

  3.1按提高功率因数值确定补偿容量Qc.

  式中,P—最大负荷月的平均有功功率KW

  COSφ1 COSφ2——补偿前后功率因数值。

  例如:某加工厂最大负荷月的平均有功功率为300KW,功率因数COSφ=0.6,拟将功率因数提高到0.9,则所选的电容器容量为:

  3.3按感应电动机空载电流值确定补偿容量。

  电动机的无功补偿一般采用就地补偿方式,电容器随电动机的运行和停止投退,容量以不超过电动机空载的无功损耗为宜,计算公式:

  式中Ue——电动机额定电压(kV)

  Io——电动机空载电流可用钳形电流表测出,若粗略估算,也可用下式:

  Qc=(1/4~1/2)Pn

  式中Pn——电动机额定功率KW

  3.4按配电变压器容量确定补偿容量

  配电变压器低压侧安装电容器时,应考虑以下原则:在轻负荷时,防止向10KV配电网倒送无功,以取得最大的节能效果,根据配变容量按下式计算:

  Qc=(0.10~0.15)Sn(Kvar)

  Sn——配变容量kVA

  总之,无功补偿设备的配置,应按照“全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡”的原则,要把降损与调压相结合,以降损为主;又要把集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主;同时,供电部门补偿与用户补偿相结合,以就地平衡为主,共同搞好无功补偿的配置和管理,从而取得无功补偿的最大经济效益。

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