供电局10kV线路无功补偿降损情况分析

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摘要:简述无功补偿的原理,并结合无功补偿实例,探讨无功补偿常遇到的问题和解决办法。

Abstract: The principle of reactive power compensation is described, combined with examples of reactive power compensation, problems and solutions of reactive power compensation are discussed.

关键词:10kV线路;无功补偿;原理;问题;解决方法

Key words: 10kV line; reactive power compensation; principle; problem; solution

中图分类号:TM72 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0239-02

1无功补偿的原理

交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿。

无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。

合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。

现在最常用的无功动态补偿装置由控制器、晶闸管、并联电容器、电抗器、过零触发模块、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率和功率因数,通过微机进行分析,计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较,自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令,由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻,实现快速、无冲击地投入并联电容器组。

2无功补偿实例

某10KV线路全长40.4km,其中前段为LGJ-50 mm2导线3.1km,其余的37.3km全部为LGJ-35mm2导线,最大供电半径22.9km。有变压器67台,总容量2810kVA。其中用于水田灌溉专用变压器60台,容量2400kVA,主要用电负荷属于季节性负荷(4-9月使用),供电负荷基本在线路末端,年供电量150万kWh,灌溉时期线路平均电流50A,最大负荷1600kW,水田灌溉时期自然功率因数0.64。采用随机补偿后功率因数达到0.82,采用线路分段补偿后功率因数达到0.93。

2.1 XBZW-10型户外高压智能无功自动补偿装置的设计方案。线路灌溉期间经常性有功功率为P=1.732*10*50=866kW。

要将该线路功率因素从0.82提高到0.93,需要补偿的电容器容量为:200.4kvar。根据线路负荷季节性强的特点,选择安装一台XBZW-10型户外高压智能无功自动补偿装置,需要补偿电容器的容量为200.4kvar。由于此线路附近还有大量水田没有开发,考虑到今后感性负荷增加余量,故选择一台1动(100kvar)+1动(200kvar)的电容补偿方式,可根据无功的变化量自动选择组合的方式,达到补偿的理想效果。

①补偿容量的确定。对于线路无功补偿,设为补偿前功率因数,为补偿后达到的功率因数。根据无功补偿计算标准公式,可得出线路需要补偿的无功量。②补偿位置的确定。根据线路的现状,补偿的位置要根据网络的运行方式,结构和无功潮流分布情况设计确定。 因线路相应负荷大都在线路的中、后端,所以安装点的选择相应靠前。经论证,安装地点选在该线路电源侧的3/2处,距变电所15.2公里的116号杆上。装置共分4个等级,分别为:0kvar(不投入电容)、100kvar、200kvar、300kvar,可根据无功的变化量自动选择组合的方式,达到补偿的理想效果。因本地区灌溉期间系统电压过低,10kV出口电压一般在8500-9300V之间,如无功自动补偿装置能配合采用馈线自动调压装置,降损效果会更好。

2.2 节能效益分析。当电能在输电线上流动,就会有有功损耗,也就是我们通常所说的线损。线损和电流的平方成正比。输电线上的电流越大,线损就越大,如果我们在不改变电网输送能力的前提下,提高电网的功率因数,就能够有效的减小输电线上的电流大小,也就能有效减小线损。该10kV线路在安装无功自动补偿装置后,功率因数从0.82提升到0.93,输电线上的电流减少,那么线损减少量为

PC=3I2R-3'2R=3R2-2

=3R2-=

10kV线路安装点在离变电所15.22km,其中LGJ-50导线3.07km。LGJ-35导线12.15km。

R=rLGJ-50×l1+rLGJ-35×l2=0.593×3.07+0.823×12.15=11.819欧姆=0.011819千欧姆

U=10kVP=866*0.65=562.9kW

P=RP2÷U2(1/COS2∮1)-(1/COS2∮2)=0.011819×562.92/102×(1/0.822)-(1/0.932)=12.35kW

安装XBZW-10型户外高压智能无功自动补偿装置后,一个灌溉季节按150天计算,可节约电能12.35×24×150=44460kWh.按每度电0.5元计算可节约金额为44460*0.5=22230元,供电局三条线路采用了此类型的自动补偿装置,每年可降损电量预计在10万kWh左右。垦区六个农场出现相同的情况,如果都根据该方案实施无功补偿降损,每年可少损失电量约60万千瓦时,增加营业电费收入约30万元,投资回报效益明显。

3无功补偿常遇到的问题和解决办法分析

在实际工作中,无功补偿工作还遇到如下问题:①电容器损坏频繁。②电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。③电容器组经常投入使用率低。

针对以上问题,我们认为有必要进行专题研究,对无功补偿设备进行综合整治,以达到无功补偿设备使用化运行,提高电网电压无功质量和电能合格率。针对上述情况我们分析可能存在的原因如下:①电容器损坏主要原因由于在选择电压等级时没有考虑谐波背景的影响,造成所选择的电压等级偏低,长期运行电容器将容易损坏。②电容器外熔断器经常发生熔断,主要是合闸涌流对熔断器的冲击或者熔断器额定电流的选择偏小造成的,或是不同电抗率组别的电容器组投切顺序不当所致。

电容器投入使用率低主要是由于在电容器容量选择及分配不当造成的。

以上所述为10kv及以上的高压补偿方案,对于低压电力系统的无功补偿因考虑以下因素:

低压配电网中常用的无功补偿方式包括:①集中补偿:在低压配电线路中安装并联电容器组;②分组补偿:在配