最新农网低压部分无功补偿及节能效益研究终极版

1、教学单位 计算机与信息科学学院学生学号 081734109 本科毕业论文（设计）题 目 农网低压部分无功补偿及节能效益研究学生姓名 黄 阳 专业名称 自动化 指导教师 刘桂涛 2012年05月18日农网低压部分无功补偿及节能效益研究摘要：目前农村变电所供电范围较大，配电线路长，分支较多；负荷密度低，负荷点多而分散，因此，用电设备容量小，台数多，农村负荷季节性强，除农忙季节外，用电设备的负载率很低农村用电大部分为集体所有，国家不能进行直接投资，由于资金限制短期内无法在农村实行全低压补偿。电网的无功优化配置是一个多变量非线性有约束的最优化问题，求解方法比较复杂，农网技术人员在实际工作中迫切需要这方

2、面的实用化方法。文章就此进行研究，推导和简化了等网损微增率准则和最优网损微增率准则，提出了几种实用有效的计算方法。并在此基础上开发了无功优化计算软件包。这些方法概念清晰，计算简便，便于农网技术人员学习使用。经实际系统验证得到令人满意的效果。农网无功补偿工作对于改善工作质量、降低线损起着重要作用，关系到农村电网的经济、安全、可靠运行。目前农村电力网中无功功率还存在着一定的缺额，造成这种现象的主要原因是农村电力网本身的性质和特点以及无功补偿工作存在的欠缺。针对上述情况本文主要阐述了农村电网特点；农网无功补偿的意义；农网低压部分无功补偿方式；农村电网无功补偿原理；农村低压电网无功产生的原因；无功补偿

3、节电量确定；无功补偿设备的选用与配置；提高功率因数原因；配电变压器低压侧无功补偿节电计算；节能效益分析。以云梦县沙河乡农网低压部分进行无功补偿为例，重点分析了无功补偿后的节电效果与社会经济效益。通过分析，农村电网低压部分进行无功补偿后节电效果显著，经济效益和社会效益突出。关键词：农村电网；无功补偿；节电；效益Reactive Power Compensation of Countryside，s Low Electric Power Network and Research of Power-Saving EffectAbstract: At present rural substation

4、power supply range is large, the distribution line is long, branching; load density is low, the load is more dispersive, hence, electrical equipment, small capacity, more than the number of rural load, seasonal strong, except for the busy season is seasonal, with electrical equipment load rate is ve

5、ry low in rural electricity most is collective and all, countries cannot have direct investment, due to funding constraints short-term inside cannot execute in the country full low pressure compensation.Reactive power optimization is a multi-variable nonlinear constrained optimization problem, solvi

6、ng method is more complex, rural technical personnel in practical work, there is an urgent need for the practical method.Study on articles carried thereon, are derived and simplified the equal network loss ratio and optimal network loss ratio, and puts forward several practical and effective calcula

7、tion method.And on this basis the development of a reactive power optimization software package.The method is clear in concept, simple calculation, for farming net technology the use of learning.The system obtains satisfactory effectReactive power compensation in rural power grid work to improve wor

8、k quality, reduce line loss plays an important role, in relation to the rural power system economic, safety, reliable operation.At present, rural power network reactive power still exist certain vacancy, the cause of this phenomenon is the main reason of rural power network itself and the nature cha

9、racteristic and reactive power compensation work existence.In view of the above situation this paper mainly discusses the characteristics of rural power network; reactive power compensation in rural power grid significance; rural low pressure section of reactive compensation in rural power network;

10、reactive compensation principle of rural low voltage power network; reactive causes; reactive compensation electricity saving identified; reactive power compensation equipment selection and configuration to improve the power factor and reason; distribution; transformer low-voltage reactive compensat

11、ion energy saving calculation; energy efficiency analysis.Reactive Power Compensation of Countrysides Low Electric Power Network in Shahe Town, Yunmeng County as an example to focus on the analysis of power-saving, social and economical effect after Reactive Power Compensation. Through the analysis,

12、 Saving effect significantly, economic benefit and social benefit after Reactive Power Compensation of Countryside，s Low Electric Power Network.Key Words: Countrysides Electric Power Network；Reactive Power Compensation；Power-Saving；Effect目 录0引言11 农村电网特点21.1 农村电网负荷的特点21.2 农村电网结构特点21.3 沙河乡农网无功补偿现状32 农

13、网无功补偿的意义52.1无功补偿节电原理52.2降低农网线路有功损耗52.3增加农网的有功传输能力，提高电源设备利用率62.4 减少农网电源设备容量，节约设备投资62.5减少农村用户电费支出62.6 改善农网电压质量73 农网低压部分无功补偿方式83.1随器补偿方式83.2跟踪补偿方式83.3随机补偿方式94 农村电网无功补偿原理114.1基本原理114.2电网中常用的无功补偿方式124.3确定无功补偿容量时，应注意的问题124.4无功就地补偿的缺点135 农村低压电网无功产生的原因146 无功补偿节电量确定156.1功率因数的测算156.2补偿容量的确定157 无功补偿设备的选用与配置177

14、.1 无功补偿设备的选用177.2 无功补偿设备的配置178 提高功率因数原因188.1提供功率因数可以减少发供电设备的装机容量和投资188.2提高功率因数可以节约有功功率孙耗电量189 配电变压器低压侧无功补偿节电计算199.1总体调查概况199.2总体调查数据199.3低压网0.4kv主干线末端配电母线上跟踪补偿节电计算199.4排灌等大功率电动机随机补偿节电计算2110节能效益分析2310.1经济效益突出2310.2社会效益显著2311结束语25参考文献26致 谢270引言根据有关文献的介绍：由网损微增率准则推导出来的最优补偿方式明确指出：电力网中的配电网络应进行全补偿。即主张配电线路基

15、本上不输送无功。其无功缺额部分主要靠就地补偿来解决，这就提出了配电网无功补偿的原则方案。农村变电所供电范围较大，配电线路长，分支较多；负荷密度低，负荷点多而分散，因此，用电设备容量小，台数多，农村负荷季节性强，除农忙季节外，用电设备的负载率很低农村用电大部分为集体所有，国家不能进行直接投资，由于资金限制短期内无法在农村实行全低压补偿。电力系统若缺乏无功，系统电压就会降低，电压达不到额定值，则直接影响电力设备的的出力乃至系统崩溃。因此，当电力系统中缺乏无功时，就要适当进行无功补偿。农村电网由于变电所数量相对较少，且处于电力系统的末端，大多又是长距离供电，加上设备陈旧、用户分散、峰谷差大、线损问题

16、突出，这样不但增加变电器及输电线路的损失，同时也影响变压器及线路容量利用率。事实上，农村电网无功电源本身就不足，再加上农网负载大多为电动机，感性无功消耗大，因此农村电网无功非常缺乏。统计表明，在农村电网的总无功损耗中，配电变压器和用户的无功损耗约占84%，这应作为农村电网无功补偿的重点。在电网运行中，我们希望功率因数越大越好，如果能做到这一点，则电路中的由于农村电网的上述特点，决定了完全集中补偿或完全分散地由用户进行补偿都是不合适的。因此，提出了农村无功补偿的方案：应用就地补偿的基本原则，采用分散与集中补偿相结合的补偿方式，以求尽可能的提高配电网的功率因数，最大限度的降低配电网的损耗。总之，以

17、期获得技术、经济的最佳综合效果。1 农村电网特点1.1 农村电网负荷的特点(1)季节性强是农村电网负荷的一大特点。在收割打场时或抗旱排涝期间，变压器处在满负荷运行状态，而在一般情况下，变压器负荷率较低，只需提供群众生活用电（如粮食、饲料加工和照明），即使乡镇企业，大多也是白天生产，晚上停产。一年之中，变压器大多处在轻载或空载，这种损耗高、效率低的运行状态，既要长年消耗电网提供的有功功率，还要占用部分无功容量。(2)负荷分散、功率因数低是农村负荷的又一特点。我国农村地域广阔，用户分散，且绝大多数农用机械和乡镇企业的动力设备都是感应型异步电动机，它们的正常工作，不仅需要电网供给大量的有功功率，而且

18、还要有足够的无功功率。1.2 农村电网结构特点我国现有的农村电网大多建成于60-70年代，由于当时资金、负荷水平及技术条件的限制，在网络结构上存在着许多先天不足，如高压输电线路截面偏小，布局不合理，有迂回现象；低压线路截面过小，供电半径过大；变电站、配电变压器布点太少；部分设备陈旧老化，电能损耗大，供电可靠性低。80年代以来，随着电网的不断扩展，用电量的增加和分类电量的改变，对部分电网进行了较大规模的改造，但仍未从根本上解决上述问题。农村电网要实现节能降损，主要有三个途径：一是对电网合理配置无功补偿；二是推广使用节能型用电设备；三是采用新节能型变压器等电力传输设备。其中，农网低压部分处于电网最

19、末端，对农村低压电网进行无功补偿，不仅可以减轻上一级电网补偿的压力，而且可以改善设备的利用率、减少电压损失、减少线路损失、提高电力网的传输能力，因此，补偿低压无功负荷是无功补偿的关键。本文以云梦县沙河乡农网低压（0.4KV）部分补偿为例，分析农网低压无功补偿后节能效益。1.3 沙河乡农网无功补偿现状农网要实现节能将损，主要有两个途径：一是加强弄网线损管理，通过管理措施杜绝人情电，杜绝不合法的用电行为，实现节能降损；二是技术措施，包括科学规划农村电网，在农网中积极采用节能型电力传输设备（如新型节能型变压器等）、合理配置无功补偿及积极推广使用节能型用电设备（如节能灯）等。其中由于受我国农村电力负荷

20、分布、变化特性及农村电网特点影响，采用无功补偿技术实现我国农村电网节能降损，既是电网企业提高经济效益的需要，也是电网企业为客户提供优质电能服务的主要技术措施之一。我国农网无功补偿主要是从21世纪80年代初开始，经过20多年的工作，现在已具备了一定规模。农网补偿的电容器容量，高压部分主要是由农电经营企业配置，低压部分主要是实行功率因数考核的一些用电大户安装，而没有实行功率因数考核的农村综合用户客户很少进行补偿。由于农村综合变压器的客户较多，用电大户较少，所以无功缺额数量较较大。高、低压电容器安装容量比例，各地情况不同，总体来看高压多，低压少。总体看国家电网公司农网无功的现状如下：无功缺额数量大。

21、原因之一是补偿容量不足。按无功考核的规定，只对100KVA以上的客户执行功率因数调整电费，考核其功率因数。这部分客户为了减少电费支出、达到要求的功率因数值，大多数负荷为综合变压器客户，对综合变压器客户而言，不执行功率因数调整电费，所以这些客户很少安装电容器，这就使补偿电容器安装容量不足。其二是电容器投运率低，主要原因是电容器设备质量不稳定，故障率多，影响了投运；农网负荷变化大，电压波动大，又没有载调压设备，致使电容器不能很好的投入运行，造成了农网功率因数低，无功缺额大。据相关资料统计，农网中由于缺少无功造成的有功损失约占总线损的20%30%。电容器配置不合理。在农网上除了按功率因数考核的大客户

22、自装低压电容器外，其他大部分都装在高压侧，形成在高压侧安装电容器补低压侧的无功负荷，即“以高补低”的形成，这不符合无功负荷“分级补偿，就地平衡”的原则，对农网本身所起的降损作用很小，而且增加了技术设备方面的困难。（3）农网中有载调压变压器或由载调压设备少，这不利于调节电压波动和补偿电容器投入容量之间的关系，造成补偿电容器不能有效的发挥补偿作用。沙河乡几年前的农网改造，其实质是通过增加农网低压部分导线截面面积和应用节能型配电变压器以达到降低线损目的，农网改造后，农村低压电网质量得到了改善，低压线损有所下降。但鉴于当时资金不足等原因，未考虑低压无功补偿问题，农网中低压部分功率因数低的状况没有得到根

23、本改观，致使农网中低压部分的线损总体上仍然偏高。近年来随着一些乡镇企业和村办企业的增加及一些家用电器地增多，农网中低压动力用电量迅速增加，已经占到农村总用电量的60%70%3，且处于低负载状态运行，因此拟对沙河乡农村低压电网进行无功功率补偿。2 农网无功补偿的意义2.1无功补偿节电原理图2.1 无功补偿节电原理图2.2降低农网线路有功损耗农网运行时向有用设备输送有功功率时造成有功损耗，同时向有用设备输送无功功率时也要造成有功损耗，其功率消耗为：式中： 线路线电压，kV； 线路电阻，； 线路有功功率，kW； 线路无功功率，kVar； 无功经济当量；指电力系统增加1kVar无功损耗引起的有功损耗增

24、加量。在农网结构和参数不变的情况下，传送的有功功率一定时，功率损耗与无功功率的平方成正比。为了保持电网无功平衡，减少无功功率就可减少有功损耗。2.3增加农网的有功传输能力，提高电源设备利用率若和为补偿前后的有功功率，和为补偿前后的功率因数，线路传送的有功功率增量为：从上式可见，在电源设备容量不变的前提下，通过无功补偿使功率因数从提高到，线路传输功率增加值为，从而提高了电源设备利用率。2.4 减少农网电源设备容量，节约设备投资在保证农网有功负荷不变的条件下，增加无功补偿后，可减少的电源设备容量为：当提高后，在输送同样的有功功率的情况下，上式中的是负值，即可以减少视在功率，节省设备投资。2.5减少

25、农村用户电费支出对容量较大的用户，实行力率调整电费的执行办法，对用户自愿加装补偿装置以改善力率的，给予大力支持和技术指导，并减少电费。由于功率因数提高而减少电费的确定，可参照电力系统功率因数调整电费办法。2.6 改善农网电压质量农网运行中，线路电压损失为： （kV）式中：线路的有功功率，kW； 线路的无功功率，kVar； 额定线电压，kV； 、每相电路的电阻和电抗，电压损失率为：当线路加装补偿电容器后，配电线路电压损失率为：式中并入电路的无功容量，kVar。则其电压损失率减少值为：可见，当加装补偿电容器后，可使电压损失率下降，其下降值为，从而改善电网电压质量。3 农网低压部分无功补偿方式在农网

26、供配电系统中，综合配电变压器和专用配电变压器低压侧均是给0.4kV主干线供电，为达到节能降损的目的，无功补偿的选择应按照配变和专变容量、负荷分布状况，实现无功补偿就地平衡的目标。农网低压无功补偿通常采用的方式有三种：随器补偿、跟踪补偿、随机补偿。3.1随器补偿方式指将低压电容器通过低压熔断器安装在配电变压器的二次侧，以补偿配电变压器无功损耗。农村配电变压器，尤其是综合用户配电变压器，普遍存在负荷轻时的“大马拉小车”现象，在负荷低时接近空载。配电变压器在轻载和空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功。即。式中：I0%为变压器空载电流百分值；为变压器额定容量。配电变压器空载无功是农网无功负荷的主

27、要部分，对于轻负荷配变，这部分损耗占供电量的比例较大导致电费单价增高，随器补偿由于补偿在低压侧，所以接线简单，维护方便，并且可以有效的补偿空载无功，使这部分无功就地平衡，从而提高了配变利用率，降低无功网损，是目前补偿配变无功的经济有效地手段之一。随器补偿只能补偿配变的空载无功，如果可以补偿，则在配变接近空载时造成过补偿。而且理论分析和运行经验表明，在此条件下，当出现配变非全相运行时，易产生铁磁谐振，因此一般选用。3.2跟踪补偿方式指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上。补偿电容器的固定连接组可起到相当于随机补偿的作用，补偿用户自身的无功基荷；可投切连接

28、组用于补偿无功负荷部分。投切方式可分为自动和手动2种，一般情况下，用户负荷有一定的波动性，所以推荐选用自动投切方式，且用无功补偿自动投切装置。此种装置可较好的跟踪无功负荷变化，运行方式灵活，运行维护工作量小。选择自动投切装置应特别注意其性能和质量，并要满足以下五个条件：a 能根据无功负荷的变化自动投切电容器组，使功率因数保持在0.95以上；b 能实现电容器组自动循环投切，使得、电容器、接触器使用几率接近，延长使用寿命；c 元器件性能稳定可靠，受环境影响小，便于维护；d 具有过电压保护功能；e 在轻负荷时，不会引起电容器组投切震荡现象。投切震荡现象是指在分组自动投切电容器时，未投入一组电容器其功

29、率因数低于给定的下限而投入后又高于其下限，于是在自控器的作用下反复进行投切3.3随机补偿方式指低压电容器组与电动机并接，通过控制保护装置与电动机同时投切，用于补偿电动机本身需要的无功功率。用电设备运行时，无功补偿投入；用电设备停运时，补偿设备也退出。该方式不需频繁调整补偿容量，具有投资少占位小，安装容易配置方便灵活维护简单，事故率低等优点。缺点就是电容器的利用率随电动机的停用时间而降低。为防止电机退出运行时产生自激过电压，补偿容量一般因大于电机的空载无功，常为式中：为额定电压；为电机空载电流；为补偿电容器容量。对于所带机械负荷轴惯性较大的排灌电动机，补偿容量可以适当加大，大于电动机空载无功负荷

30、，但要小于额定无功负荷。因为排灌电机总在带有水泵机械负载的情况下断电，这时电机转速急剧下降，即使补偿容量略大于电机空载无功负荷，也不会产生自激过电压。对于排灌用普通电机，可按下式确定补偿容量（kVar）。式中：为排灌电机额定有功功率（kW）一般的，电机的年运行小时数大于1000h时，选用随机补偿较其他补偿方式更经济。用户的补偿投资在年内全部收回。补偿电机无功负荷效果最佳。4 农村电网无功补偿原理电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提

31、供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。4.1基本原理图4.1 低压无功补偿原理图无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°

32、.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小, 无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。4.2电网中常用的无功补偿方式 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组； 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器； 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。 加装无功补偿设

33、备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。4.3确定无功补偿容量时，应注意的问题 在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。 功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿 就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式：因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。 有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。 无功就

34、地补偿容量可以根据以下经验公式确定：式中：-无功补偿容量（kvar）；-电动机的额定电压（V）；-电动机空载电流（A）；4.4无功就地补偿的缺点不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。5 农村低压电网无功产生的原因电网中各个部分都要消耗一定的无功功率，如变压器

35、的无功损耗、异步电动机的无功损耗、线路的无功损耗等，一般将其分为无功负荷和无功网损两大部分，无功负荷主要是异步电动机所需要的无功功率，而无功网损包括变压线和线路的无功损耗。近些年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与日俱增。无功电源犹如有功电源，是保证电力系统的电能质量、电压质量，降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会是系统电压下降，严重时，会导致设备损坏、系统解列。此外，网络的功率因数和电压降低，是电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。电网中的电气设备和电动机、变压器等都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

36、的相量间存在着一个相位差，相位差的余弦即为功率因数，它是有功功率和视在功率之比。功率因数反映电力用户用电设备合理使用状况以及电能的利用程度，用电管理水平的一个重要指标。无功补偿就是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联在同一电路中，能量在两种负荷之间相互交换，这样，感性负荷所需的无功功率可由容性负荷输出的无功功率来进行补偿。6 无功补偿节电量确定确定补偿容量的方法多种多样，大体上有以下几种：（1）按补偿标准确定；（2）按年计算支出费用因数确定。6.1功率因数的测算电网或用户功率因数的高低实际上反映了网络输送无功的比重或用户取用无功的多少。为了避免电网输送过多的无功，我国电业部门对不同电力用

37、户的功率因数都有明确的规定凡是达不到规定的功率因数的电力用户，都要按照国家规定的功率因数奖惩办法进行罚款，以此来调动用户无功补偿的积极性。同时，原电力部对不同电压等级电力网的功率因数也有具体的规定。对于农电网的购电点，一般都装有有功和无功电能表，若在测定的时间内，测得的有功电量为，无功电量为，则实际功率因数可按下式计算：6.2补偿容量的确定 在确定了农电网各购电点的实际功率因数后，就可根据补偿所需要达到的目标功率因数计算补偿容量。在确定无功补偿容量时要考虑以下要求：（1）要满足复合增长的要求；（2）要有足够的备用容量；（3）要考虑到投运率。因此，需要补偿的无功功率可按下式计算：式中：负荷增长系

38、数； 购电点的最大负荷月的平均有功功率；、补偿前、后的功率因数角； 无功补偿备用系数，可取1.2；投运率，可取80%。7 无功补偿设备的选用与配置7.1 无功补偿设备的选用电力网中的无功补偿设备有很多，对农电网来说，由于其负荷比较分散，単处所需补偿容量相对较小，故总的原则应该是以移相电容器为主。因其具有设备简单，容量大小组合灵活，安装和维护方便，本身损耗低，单位投资省等一系列优点，因而在电力网的无功补偿中得到了广泛的应用。7.2 无功补偿设备的配置无功补偿设备包括两方面的内容：（1）确定补偿方式和补偿地点；（2）对无功补偿总容量进行布点配置。为此，除了要研究网络本身的结构特点和无功电源的分布之

39、外，还需要对网络的无功电力构成作出基本的分析，弄清无功潮流分布，才能进行无功合理布局。农电网的无功补偿主要是为了降损，宜采用分散补偿为主、集中补偿为辅的补偿方式。因此农电网的配电网线损占全网总损耗的70%左右，只有这样才能有效的降低农电网的线损。补偿地点应按照“分级补偿，就地平衡”的原则确定，做到农电网的无功电力的总体平衡，同时又满足各变电所及各变电所的每条配电线路的无功电力平衡，实现提高电能质量与降低损耗并重的目的。无功补偿总容量在农电网中按等网损微增率准则分配可实现线损最小的目的，总补偿容量在各补偿点之间实行最有分配的协调方程式是：8 提高功率因数原因用电功率因数是指用电负荷的有功功率与视

40、在功率的比值。电力用户用电设备，如变压器，感应电动机、电力线路等，除从电力系统吸引有功功率外，还要吸取无功功率。无功和有功同样重要，没有无功变压器不能变压，电动机不能转动，电力系统不能正常运行。无功功率的消耗导致用电功率因数降低，因而占用了电力系统发供电设备提供有功功率的能力，或增加了发送无功功率的设施，同时也增加了电力系统输电过程的有功功率损耗。因而世界各国电力企业对电力用户的用电功率因数都有要求，并按用户用电功率因数的高低在经济上予以奖惩。8.1提供功率因数可以减少发供电设备的装机容量和投资功率因数是指有功功率与视在功率之比：功率因数的大小，是随负荷的性质和有功功率在视在功率中所占的比例决

41、定的。在感性负荷的电路中，功率因数在0与1之间变化，即如果用户负荷所需的无功功率都能就地补偿，就地供应，供电可变损失就可以大为降低，电压质量也相应得到改善，用户装设了并联电容器，负荷功率因数从提高到当输送的有功功率和电压不变时，供电线路和变压器的损耗有所降低；供电线路有功功率损耗减的数值为；变压器铜耗减少。8.2提高功率因数可以节约有功功率孙耗电量 电力用户安装了无功补偿设备后，可节约有功功率孙耗电量，提高功率因数还能提高线路或设备输送有功功率的能力从而可减少发供电设备的装机容量和投资。对用户来说，由于供电部门对用户实行按功率因数调整电费的办法，当功率因数高于其规定标准的，电业部门给予奖励，减

42、少电费；降低规定标准的予以罚款，加收电费；所以提高功率因数可减少企业电费开支，降低产品成本。9 配电变压器低压侧无功补偿节电计算9.1总体调查概况经统计，云梦县沙河乡有配电变压器71台，总容量9980，其中专用配电变压器16台，S9-200和S9-160配电变压器分别有11台和5台，总容量3000，公用配电变压器55台，S9-160kVA和S9-125kVA分别有3台和52台，总容量为6980。全乡总负荷约为6986。全乡排灌等大功率电动机容量共365kW，全乡380/220V低压线路长约271.31km。9.2总体调查数据经测量，在沙河乡农网中配电变压器低压出口侧无功功率因数在0.6左右，现

43、取，拟在配电变压器低压侧进行随器补偿，补偿后使无功功率因数，用、分别表示补偿前后配电变压器的视在容量、有功功率、无功功率、线电流，用、分别表示配电变压器增容量、补偿无功功率、补偿后节电量及配电变压器额定电流。设，农网中配电变压器年运行时间小时。为配电变压器短路损耗，、短路损耗分别为2.6kW、2.2kW、1.8kW。按注1公式计算，结果如表1所示。9.3低压网0.4kv主干线末端配电母线上跟踪补偿节电计算此无功补偿方式只用于公用配电变压器供电的0.4 主干线末端配电母线上。沙河乡55台公用配电变压器共有总容量为6980 ，0.4 主干线长213.3km，考虑变压器负载率为0.7左右，则0.4

44、主干线上的总负荷为0.7× 6980 =4886 。 若每台配电变压器低压侧有三条0.4 主干线，则共有55×3条=165条主干线，表1 配电变压器低压侧随器补偿增容量及节电量（11台，8台，52台）变压器（注1：，1）假设每条主干线的长度和负荷相等，则每条主干线的负荷，每条主干线均长，经查相关资料导线单位长度线路电阻，则每条0.4主干线的电阻。0.4主干线末端配电母线侧无功功率因数经测量基本为0.7左右，现取，拟在0.4主干线末端配电母线侧进行随器补偿，补偿后使无功功率因数，用、分别表示每条0.4主干线无功补偿前后的视在功率、有功功率、无功功率、计算电流。设，每条0.4主

45、干线年利用小时数为。按注2公式计算，结果如表2所示。9.4排灌等大功率电动机随机补偿节电计算 经统计，沙河乡10、7.5、5电动机分别有12台、18台、22台。用、分别表示电动机无功补偿前后的视在功率、表2 0.4主干线母线上跟踪补偿节电量万（注2：，1）有功功率、无功功率、计算电流。设，每台电动机年利用小时数为。给每台电机供电的导线均长，经查相关资料有导线单位长度线路电阻，则每台电动机供电线的电阻。取电动机的功率因数计算结果如表3所示。表3 每台电动机供电线上随机补偿后节电量 （注3：，4，1）10节能效益分析10.1经济效益突出低压电网进行无功补偿后全乡每年节约有功电能1675.2万，每k

46、Wh按0.51元计算，可节约电费854.35万元，可以提高配电变压器供电能力3678，每安置购置费按100元计算，可以节约设备购置费36.78万元，每kVar电容器价格取155元。经济效益计算结果如表4所示表4 经济效果计算结果项目投资（万元）年减少电量（万）年收益（万元）配电变压器低压侧无功补偿92.9853.8927.480.4kv主干线母线上无功补偿36.651620.3826.35大功率电机无功补偿2.111.010.52合计132.741675.2854.35由上面的计算和表4可知，总投资为132.74万元36.78万元=95.96万元，则投资回收期为95.96/854.17=0.1

47、1a。10.2社会效益显著（1）节约资源：按每千瓦时发电耗煤量360g计算，全乡全年节约煤炭为。电容器寿命期内（10年）全乡节约煤炭。（2）改善环保：据统计，每节约1电能，相应地减少污染排放0.272碳粉尘、0.997二氧化碳（）、0.03二氧化碳（）、0.015氮氧化物（）,电容器寿命期（10年）内全乡节电，则可减少污染排放45565.44碳粉尘、167017.44二氧化碳（）、5025.6二氧化硫（）、2512.8氮氧化物（）。（3）社会效益显著：每吨标准煤的格为500元，若电容器寿命期为15年，则全乡在15年内节约煤炭费用为万元，是增加电容器投资的倍。11结束语农村电网无功补偿工作由于受各种条件的限制，长期以来未能真正受到重视。当前形势下，随着节约型社会的建立和电网集约化管理的运作，节能降损工作越来越受到人们的重视。而强化农村电网的无功管理，合理安装无功补偿装置，确保经济运行又是提高功率因数、降低配电网损耗的一项重要技术措施。只有