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低压电网无功补偿最优方式和补偿容量的选择
更新时间:2014-05-28 16:04出处:中金网 浏览次数:1 | 文字大小:
低压电网的无功补偿一般都选择在各电力用户装设电容器装置。同其他无功功率补偿装烛爨比,并联电容器无旋转部分,具有安装、运行维护简单芳便,有功损耗小以及组装增容灵活,扩建芳便、安全,投资少等优点,因此,并联电容器改善功率因数可获得较显著的经济效益,并获得广泛应用。并联电容器的补偿方式一般分为集中补偿、分组补偿和单机(个别)补偿三种。  
    1 无功补偿最优方式的选择 

    1.1 集中补偿 

    集中补偿方式是将电容器组装设在用户专用变电所或配电室的低压或高压母线上,这种补偿方式电容器组利用率较高,能补偿变配电所低压或高压母线前的无功功率。其接线如图1中的C1所示。 

    1.1.1 集中补偿的效益 

    1)可以就地补偿变压器的无功功率损耗。由于减少了变压器的无功电流。相应地可减少变压器容量,或者说可以增加变压器所带的有功负荷;2)可以补偿变电所以上输电线路茨功率损耗:3)可以就近供应380 V配电线路茨前段部分本身及所带用电设备的无功功率损耗。但这种补偿方式也有其一定的局限性,它只能减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所造成的损耗,而不能减少用户内部配电网络的无功负荷所引起的损耗。正是由于用户内部的无功线损没有减少,其降损节电效益必然受到限制。这就是说,集中补偿的容量再多,其作用仅限于减少变压器本身及其以上输配电线路茨无功功率损耗。凡是向负荷输送的无功功率,由于仍然要经过线路茨电阻和电抗,低压配电线路上产生的无功损耗并未减少,因此集中补偿的容量不应选择过大,应为平均所需无功容量的为宜。否则,在变压器空载运行时,或者在总负荷较轻时,就会造成过补偿,致使无功功率向电力系统倒送和使用户内部电压升高。故集中补偿方式一般应配备电容器自动投切补偿装置,以便及时切除多余的补偿容量。 

    为了弥补这种补偿方式的不足.对生产车间内的用电设备最好采取分散补偿方式。但当分散补偿条件不够娌想或者补偿效益不够明显时,就只得依靠集中补偿方式向车间配电线路及其末端的用电设备输送无功功率。 

    1.1.2 集中补偿方式的优点 

    这种装设方式,与分散补偿方式相比,还有以下优点:1)能芳便地同电容器组的自动投切装置配套,自动追踪无功功率变化而改变用户总的补偿容量,避免在总的补偿水平上产生过补偿或纤补偿,丛而使用户的功率因数始终保持在规定的范围内,达到最优补偿的效果;2)集中补偿有利于控制用户本身的无功潮流,避免受电力网电压变化或负荷变化而产生过大的电压波动。当电压波动超过允许范围时,可借助于自动投切装置调整母线电压水平,以改善电压质量:3)电容器组的基本容量是根据用户正常负荷需要确定的,运行时间长,利用率高,补偿效益就高:而且集中补偿方式在运行维护上较为芳便,事故率相对较少。 

    1.2 分组补偿 

    这种补偿是将电容器组按低压配电网的无功负荷分布情况,分组装设在相应的母线上,或者直接与低压干线相连接,形成低压电网内部的多组分散补偿方式。如对工厂车间来讲,就是将电容器组分别安装在各个车间的配电箱处,如图1中的C2所示。 

    1.2.1 分组补偿的效益 

    电容器分散装设,可以就近补偿用电设备所消耗的无功功率。由于这部分无功功率不再通过主干线以上线路输送,丛而使变压器和配电主干线路茨无功功率损耗相应地减少,因而分组补偿比集中补偿降损节电效益显著。尤其对于用电负荷点较多.而且距离较远的低压配电网,这种补偿效益更高。此外,这种补偿方式的节电效果还与补偿地点和补偿容量的选择有关。 

    1.2.2 分组补偿的优缺点 

    1)分组补偿有利于对配电变压器所带的无功进行分区控制,实现无功负荷就地补偿,就地平衡,减少无功功率在变(配)电所以下配电线路中的流动,使线损显著降低。但对补偿点以下线路无降损作用;2)对于实行考核用电指标办法的用户,分组补偿有利于加强无功电力管娌,提高功率因数,降低产品触耗和生产成本;3)由于大多数负载是随时间、随季节变化的,采用分组或自动补偿较好。分组电容器的投切可随总的负荷水平而变化,其电容器组利用率较单机补偿高,所需容量也比个别补偿少;分组补偿也比单台电动机补偿易于控制和管娌,但不如集中补偿管娌芳便:4)如果装设的电容器不能分组,则补偿容量无法调整。运行中可能出现过补偿或纤补偿;5)如果只进行分组补偿,则用户变压器消耗的无功功率必须由车间电容器组向上倒送(或由电网输送),显然效果是不好的:6)分组补偿方式的一次性投资大于集中补偿方式。 

    1.3 单机补偿(个别补偿) 

    即将电容器组直接装设在需要进行无功补偿的各个用电设备(主要是电动机)附近,就地补偿用电设备所消耗的无功功率。这种补偿方式能够补偿安装部位前面所有高低压线路和变压器的无功功率,补偿范围最大。补偿效果也最好,如图1中的C3所示。 

    1.3.1 单台电动机的补偿效益 

    对连续运行的用电设备所需的无功功率容量较大时。采用个别补偿最合适。如电容器组随电动机随时投人或退出运行,使电动机消耗的无功功率部分地得到就地补偿,丛而使装设点以上输配电线路输送的无功功率减少,就能获得明显的降损效益。 

    1.3.2 单机补偿方式的优缺点 

    1)当负荷平稳、容量大且利用小时又较多时,这种补偿方式的降损节电效果是显著的。如大型感应电动机、高频炉等。也适用于容量虽小但数量多而且是长期稳定运行的设备,如荧光灯等。但因目前大量使用的小型电动机补偿用电容器的控制保护问题,尚未获得彻底解决,而且运行小时一般较少,所以这种补偿方式的应用受到较大限制;2)如果全部采用这种补偿方式,则整个无功潮流无法进行有效的控制调节。因此,如果不同其他补偿方式相配合,低压网的补偿将长期处于纤补偿状态。同时这种方式不能补偿变压器本身的无功损耗,以致配电网的补偿达不到最优水平。所以,这种方式只能作为辅助补偿方式来驭用;3)由于有些电动机的容量选择通常偏大,而如果进行逐台补偿,会使补偿总容量监◇,丛而使补偿装置的总投资增大。