摘要:低壓電網(wǎng)如何有效保持良好的工作狀態(tài),降低電能損失,與電網(wǎng)穩(wěn)定工作、設(shè)備安全運行、工安全生產(chǎn)及人民生活用電都有直接影響。分析無功補償?shù)淖饔煤椭饕胧?/p>
無功補償是借助于無功補償設(shè)備提供必要的無功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù),降低電能的損耗,改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。
從電網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況可以看出,各級網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率,尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重。為了限度的減少無功功率的傳輸損耗,提高輸配電設(shè)備的效率,無功補償設(shè)備的配置,應(yīng)按照"分級補償,就地平衡"的原則,合理布局。
一、低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)姆椒?/p>
隨機補償:隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接,通過控制、保護裝置與電機,同時投切。
隨器補償:隨器補償是指將低壓電容器通過低壓接在配電變壓器二次側(cè),以補償配電變壓器空載無功的補償方式。
跟蹤補償:跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置,將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶,可以替代隨機、隨器兩種補償方式,補償效果好。
二、無功功率補償容量的選擇方法
無功補償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時,補償容量的選擇分兩大類討論,即單負(fù)荷就地補償容量的選擇(主要指電動機)和多負(fù)荷補償容量的選擇(指集中和局部分組補償)。
(一)單負(fù)荷就地補償容量的選擇的幾種方法
1.美國:Qc=(1/3)Pe
2.日本:Qc=(1/4~1/2)Pe
3.瑞典:Qc3UeIo10-3 (kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSe )
若電動機帶額定負(fù)載運行,即負(fù)載率β=1,則:Qo根據(jù)電機學(xué)知識可知,對于Io/Ie較低的電動機(少、大功率電動機),在較高的負(fù)載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高,即兩者相差較大,在考慮導(dǎo)線較長,無功當(dāng)量較高的大功率電動機以較高的負(fù)載率運行方式下,此式來選取是合理的。
4.按電動機額定數(shù)據(jù)計算:
Q= k(1- cos2e )3UeIe10-3 (kvar)
K為與電動機數(shù)有關(guān)的一個系數(shù)
數(shù):2 4 6 8 10
K值: 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9
考慮負(fù)載率及對數(shù)等因素,按式(4)選取的補償容量,在任何負(fù)載情況下都不會出現(xiàn)過補償,而且功率因數(shù)可以補償?shù)?.90以上。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用,特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負(fù)載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負(fù)載運行狀態(tài)下,其補償效果較差。
(二)多負(fù)荷補償容量的選擇
多負(fù)荷補償容量的選擇是根據(jù)補償前后的功率因數(shù)來確定。
1.對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù),其補償容量Qc按下式選擇:
Qc=KmKj(tg1-tg2)/Tm
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式中:Km為負(fù)荷月時有功功率消耗量,由有功電能表讀得;Kj為補償容量計算系數(shù),可取0.8~0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時數(shù);tg1、 tg2是指負(fù)載阻抗角的正切,tg1=Q1/P,tg2= Q2/P;tg(UI)可由有功和無功電能表讀數(shù)求得。
2.對處于設(shè)計階段的企業(yè),無功補償容量Qc按下式選擇:
Qc=KnPn(tg1-tg2)
式中Kn為年平均有功負(fù)荷系數(shù),一般取0.7~0.75;Pn為企業(yè)有功功率之和;tg1、tg2意義同前。tg1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊近似取值,也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cos1。
多負(fù)荷的集中補償電容器安裝簡單,運行可靠、利用率較高。
三、無功補償?shù)男б?/p>
在現(xiàn)代用電企業(yè)中,在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于系統(tǒng)中,以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外,還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70~0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%~90%,如果把功率因數(shù)提高到0.95左右,則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網(wǎng)無功功率的輸入,會給用電企業(yè)帶來效益。
(一)節(jié)省企業(yè)電費開支。提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接效益是明顯的,因為國家電價制度中,從合理利用有限電能出發(fā),對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達到的不同數(shù)值,低于規(guī)定的數(shù)值,需要多收電費,高于規(guī)定數(shù)值,可相應(yīng)地減少電費。使用無功補償不但減少初次費用,而且減少了運行后的基本電費。
(二)降低系統(tǒng)的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變,P= IUCOS,由于COS提高,補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1,為分析問題方便,可認(rèn)為U2U1從而導(dǎo)出I1COS1=I2COS2。即 I1/I2= COS2/ COS1,這樣線損 P減少的百分?jǐn)?shù)為:
P%= (1-I2/I1)100%=(1- COS1/ COS2) 100%
當(dāng)功率因數(shù)從0.70~0.85提高到0.95時,由上式可求得有功損耗將降低20%~45%。
(三)改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個集中負(fù)荷為例,假設(shè)線路電阻和電抗為R、X,有功和無功為P、Q,則電壓損失U為:
△U=(PR+QX)/Ue10-3(KV) 兩部分損失:PR/ Ue輸送有功負(fù)荷P產(chǎn)生的;QX/Ue輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的;
配電線路:X=(2~4)R,△U大部分為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的
變壓器:X=(5~10)R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器△U幾乎全為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的。
可以看出,若減少無功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定,有利于大電動機的起動。
(四)三相異步電動機通過就地補償后,由于電流的下降,功率因數(shù)的提高,從而增加了變壓器的容量,計算公式如下:
△S=P/ COS1[( COS2/ COS1)-1]
如一臺額定功率為155KW水泵的電機,補前功率因數(shù)為0.857,補償后功率因數(shù)為0.967,根據(jù)上面公式計算其增容量為:(155÷0.857) [(0.967 ÷0.857)-1]=24KVA
四、結(jié)束語
在配電網(wǎng)中進行無功補償、提高功率因數(shù)和做好無功優(yōu)化,是一項建設(shè)性的節(jié)能措施。本文簡要分析了三種無功補償?shù)姆椒ê蛢煞N無功功率補償容量的選擇方法以及無功補償后的良性影響。在實際設(shè)計中,要具體問題具體分析,使無功補償應(yīng)用獲得的效益。
參考文獻:
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