略论低压电容器无功补偿的技术及其经济性

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  在我国电力系统中,其自身的平衡主要依靠无功补偿的方式来实现的。在电力系统中,无论是输电系统还是配电系统,感性设备正确运行的重要前提就是进行无功补偿,这是改善电能质量以及保障供电平稳的重要措施。电力系统通过进一步优化无功补偿手段可以降低有功功率损耗以及其他部分电能损耗,特别是在电力系统的变压器和线路上。
  1无功补偿的作用
  1.1 降低电网中的功率损耗
  当负荷的功率因数从1降到COSφ时,电网中的功率损耗将增加的百分数约为δp(%)=(1/COS2φ-1)×100%2.3 正是由于提高了电网自身的功率因素才能够有效的降低线路压降,而由于线路上的电流减小从而降低线路电压损耗,进而有效改善电网末端的电能质量。
  1.2提高变配电设备利用率
  从经济成本角度考虑,对设备进行无功补偿可以有效的降低一次投资成本。投资成本降低的原因在于可以减小变配电设备的容量,这是因为设备接入了并联电容器,从而补偿了无功电流,减小了负荷电流的同时提高了系统功率因素,可用公式1计算:
  ΔS =P/ COSφ1-P/ COSφ2=P×(COSφ2-COSφ1)/(COSφ2×COSφ1)
  (1)式中:S---为减少的设备容量;P---为负荷有功功率。COSφ1---为补偿前负荷功率因数;COSφ2--- 为补偿后负荷功率因数。对于符合容量为1000kW ,补偿前功率因数为0.7,使用公式1计算出当功率因数补偿到0.95 时,可减小设备容量376kVA,设备容量的减少就能够相应的减少客观的电费支出,降低了投入成本。
  1.3 提高功率因数及相应地减少电费
  1983年,我国为了规范电网收费,联合多部委颁布实施了《功率因数调整电费办法》,该办法定义了三种功率因数标准值,从而降低了相应的电费:①对于160千伏安以上的高压用户、安装电压调整装置的电压供电用户以及大于三千二百千伏安的高压电力排灌站这三类用户,适用功率因数标准为0.90。②功率因数标准0.85,适用于100千伏安(千瓦)及以上的其他工业用户,100千伏安(千瓦)及以上的非工业用户和100千伏安(千瓦)及以上的电力排灌站。③功率因数标准0.80,适用于100千伏安(千瓦)及以上的农业用户和趸售用户。
  2 低压并联电容器无功补偿的种类
  集中补偿、个别补偿以及分组补偿是低压并联电容器的无功补偿方式:
  2.2 集中补偿
  集中补偿是把降压变压所等的母线和移相变压器的母线进行直接连接。采用集中补偿能够更加有效的提高电容器利用率,进一步减小变压所和电力系统的无功功率,从而降低供电线路的无功负荷。然而,集中补偿也存在一定的缺点,那就是在低压电网中无法降低无功负荷。
  2.1 個别补偿
  电压网络最常采用的方法就是个别补偿,将电压网络的电容器和用电设备进行直接连接。跟其他补偿相比,个别补偿的方式更好。采用个别补偿,可以有效减少分支线以及低压无功电流,降低变压器和高压线路的无功功率,能够在很大程度上控制变压器和线路的有功损耗。然而,与其他补偿设备相比,个别补偿方式也存在一定的缺陷,特别是在大负载以及大容量电气设备进行无功补偿时。
  2.3 分组补偿
  把移相电容器和车间配电室母线进行连接就是分组补偿方式的主要形式。与个别补偿方式相比,分组补偿能够更大限度的提高电容器的利用率。分组补偿能够显著降低变压器以及高压输电线路的无功负载,同时依据负载变化,从而实现电容器组件或者删除。然而分组补偿也存在一定的缺点,这是因为补偿安装操作相对比较复杂,同时无法降低分支线路的无功电流。
  3 电容补偿在技术上应注意的问题
  3.1避免谐波对设备的影响
  对于电容补偿来说,其电路为典型的LC 电路,因此这种电路很容易将少量谐振进行扩大,从而加大了谐波的影响范围,与此同时,谐波必然造成电压和电流的畸形。为了避免此类现象的出现,从而尽量避免谐波的不好影响,可以再电路中接入电抗设备。我们将电抗设备的百分比设定为K,对于谐波来说,当谐波中五次谐波含量很高,而三次谐波也同样比较高时,我们一般讲K定为20%。当谐波中三次谐波不高时,K值可以定为4.5%。当谐波中三次谐波和五次谐波含量都不高时,我们可以讲K值定为0.5%。
  3.2防止形成自励
  对无功功率的补偿方式选择就地补偿的状态下,可以直接在电动机上并联电容设备,关闭电源后,电动机还会因为之前的运转继续运转一下,这种情况下电容设备所发出的电流就是励磁电流。假如补偿无功功率的电容设备容量比较大,那么电动机就会因为励磁电流而形成电压,电动机就会处在平时的工作情况下,因此电动机在空载的情况下要比补偿的电容设备容量大,一般情况下,补偿的电容设备容量是电动机空载容量的百分之九十。QC=0.9×3UI0 式中:Qc-为补偿电容器容量;U-为系统电压;I0-为电动机空载电流。
  4 结语
  无功补偿具有投资成本低、效率高等优点,是电网系统中最有效提高功率因素的方式。采用并联补偿电容器具有操作简单、经济效益好等优点,并且能够分组投切以保证电压合格率和功率因数的合理性。目前,我国很大一部分地区的配电网和农网的平均因数过低,如果利用补偿电容器对设备进行补偿,能够高效提高电网供电质量,很大程度上改善了经济效益。
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