低压电网无功补偿最优方式和补偿容量的选择

1、低压电网无功补偿最优方式和补偿容量的选择摘要：低压电网主要采用并联电容器组进行无功补偿，其补偿方式一般分为集中补偿、分组补偿和个别补偿。补偿容量的确定与补偿方式有关，应考虑选用最优的补偿方式和合理的补偿容量，以提高电网无功补偿的经济效益。关键词：电网 无功补偿 电容器 容量!EN #f=p-zOD,+sfeOptimization of Reactive Compensation and Choice of Compens ation Capacity in Low-voltage Electric NetworkLUO He-ping ，Zhu Yi(1Fujian Quanzhou Adm

2、inistrative Division of Exhibition City，Quanzhou Fujian 362000，China 2Fujian Technical College of Water Conservancy and Electric Power，Yongan Fujian 366000，China)Abstract： Para11e1-series capacitors are chiefly used for reactive compensation in lowvoltage， the ways of which fall generally into three

3、 categories，iecentralized compensation，grouped compensation and individualized comDeasation The determinations of compensation capacity are related to the ways of compe nsationIn order to raise the economic efficiency of reactive compensation in electric network， optimization of reactive compensatio

4、n and reasonable compensation capacity should be taken into consideration7E(a7cv-未经许可，禁止转载R#VEwhXXKey words：electric network；reactive compensation；capacitor；capacity;AM;Tx8-防复制版权保护系统 sdev=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置相比，并联电容器无旋转部分，具有安装、运行维护简单方便，有功损耗小以及组装增容灵活，扩建方便、安全，投资少等优点，因此，并联电容器改善功率因数可获

5、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11 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。RP6 iS,6P-防复制版权保护系统vbk=Ej.pR-未经许可，禁止转载/W; _n5L    111 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

6、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的功率损耗：3)可以就近供应380 V配电线路的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的无功功率损耗。凡是向负荷输送的无功功率，由于仍然要经过线路的电阻和电抗，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

7、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理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。    112 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

8、优点：1)能方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欠补偿，从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方便，事故率相对较少。ceYd8:/-非法转载将被追究责任s=gDk0+12 分组补偿  

9、  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。    121 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，从而使变压器和配电主干线路的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

10、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。    122 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理，提高功率因数，降低产品单耗和生产成本；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

11、补偿也比单台电动机补偿易于控制和管理，但不如集中补偿管理方便：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欠补偿；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。 

12、;   131 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，从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。    132 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

13、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欠补偿状态。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应用；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，会使补偿总容量加大，从而使补偿装置的总投资增大；4)当电容器组在用电设备停止工作时，它也一并被切除，因此其利用率降低。:lC.-防复制版权保护系统I_:APUg2 补偿容量的选

14、择2、1 集中补偿容量的确定    确定集中固定补偿的电容器容量，首先应测算出低压电网最大负荷月的平均功率因数，然后再按要求达到的功率因数值计算所需要安装的电容器容量。    211 平均功率因数的测算    在配电变压器低压出口上安装有功电能表和无功电能表，在最大负荷抄算其月有功电量Wp和无功电量WQ，然后按下式即可计算出该月的平均功率因数!_?; )=-M#bSa* %Sy) mB-未经许可，禁止转载r2V6NX.     212 补偿容量的确定  &

15、#160; 根据上式计算出的和要求达到的功率因数查表1即可获得为达到cos2值每千瓦有功负荷所需的补偿电容器容量即无功补偿率。然后乘以最大负荷月平均有功功率，便可得出所需的补偿电容器的容量。月平均有功功率可按下式计算!+1eQq|S:4-防复制版权保护系统TnUdQuTPlZ-未经许可，禁止转载*2sy1    式中Wp一最大负荷月的有功电量，kwh；    t一最大负荷月用电时间，h。'PTp3W-非法转载将被追究责任t*|%    应当注意的是，cos2的确定必须适当。如果cos2定得太低，则

16、不能充分显示无功补偿的作用；如果cos2定得太高，则需补偿量太大，投资太高，而且线路负荷轻时会发生过补偿运行。使无功倒送，增加线损。因此，乡村工业和电力排灌用户需补偿到的功率因数cos2，一般按选择09095；其它农业用户需补偿到的功率因数cos2，一般按08509选择。22 个别补偿容量的确定    个别补偿一般指对容量较大的电动机或其他感性负载而言。对感应电动机的补偿，一般应按电动机空载时补偿到功率因数等于1来选择补偿容量。这样，可以保证负载时电流仍能滞后于电压一定角度。'bO-p"QP&-未经许可，禁止转载E?$r*RD)L

17、0;   如果按负载情况下补偿到功率因数等于l来选择补偿容量，那么空载或轻载时势必会产生过补偿。过补偿的电动机在切断电源后，由于电容放电供给电动机励磁，能使仍在转动着的电动机成为感应发电机，致使其感应电压超过额定电压好多倍这对电动机的绝缘和电容器都会造成危害。因此，个别补偿的补偿容量可按下式确定0tj|EhU2-未经许可，禁止转载s_el'VIKAeh/g-防复制版权保护系统4& J23?    式中U一电动机的额定电压，kV：    Io一电动机的空载电流，A；   

18、 Qb一补偿电容器容量，kvar。    电动机空载电流的数值若在产品样本中查不到，可通过下面两个估算公式推算出。L 5AKx5W-非法转载将被追究责任"WCWOz#5    按电动机最大转矩倍数推算公式./U,-防复制版权保护系统Y MNZ9Yyp/3-非法转载将被追究责任/j (e*AA-    经验公式8z%f cv-未经许可，禁止转载 QBgR$Mk_Ps h%-( ?(q3z    式中，Io一电动机的空载电流，A；    I

19、N一电动机的额定电流，A；    cosN一电动机的功率因数；    b一电动机的最大转矩倍数，可以从产品样本中查得，约1822；    K一计算参数，当cosN085时，K=21；当cosN>085时，K=215。2.3分组补偿地点的选择和补偿容量的确定    1)在配电线路上取一点补偿的情况下，补偿点在线路首端时，线路中的无功电流分布无变化，没节能效果：在线路末端，可能存在无功倒送。只要补偿点不在首端。补偿点之前各段无功电流就会发生变化从而电能损耗也发生变化，变化的大小和范围与补偿容量有关.最优的补偿地点可选从首端起线路总长的处，补偿容量取全补偿的，这时节电效率最高可达88 以上。而在一般情况下，取补偿地点在线路的，补偿容量为全补偿的，这时的节电效益在80左右；2)如果线路分支较大或线路较长负载自然功率因数低，可采用分支线分段补偿方式，在每一补偿段或分支中的补偿地点