配电线路线损、无功补偿(09)

无功补偿

配电线路线损

一、无功补偿：

无功补偿原理,电动机的无功补偿,配电变压器的无功补偿,变电站、配电室的无功补偿、线路的无功补偿。电力电容器及无功自动补偿装置。

二、配电线路线损：

10KV配电线路线损计算方法，降低农村配电网线损的技术措施；，第一部分无功补偿一、无功补偿原理：

1、把据有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换，这样感性负荷吸收的无功功率可完全由容性负荷输出的无功功率中得到补偿。根据公式可以看出，在有功负荷不变的情况下，提高cosφ后，就可降低视在功率，减少输送功率损失。，2、无功补偿的目的：提高功率因数（1）减少无功的占用比例；（2）减少无功电流在电阻上的电能损耗；（3）减少电压损失。,线路功率损失为

为了减少功率损失，只有减少线路输送的无功功率。有功负荷不变时，感性无功功率QL越大，损耗就越大，为降低无功功率QL，通常是在电路中并联电容器，产生电容性无功功率QC，补偿一部分QL。，3、功率因数的提高（1）当U、P一定时，功率因数越高，电流I越小，损耗也越小。（2）功率因数提高的意义

1）提高设备利用率；

2）提高电网的传输能力；

3）减少线路的电压和功率损失；，

二、无功补偿的原则：

1、原则：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。

2、方式：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；降损与调压相结合，以降损为主。,三、无功补偿的标准：用户在高峰负荷时的功率因数应为：高供户和高供装有带调整电压装置的电力用户功率因数为0.9及以上；其它100kvA（kw）及以上电力用户和大、中型电力排灌站功率因数为0.85及以上。，四、无功补偿的方法：采用电力电容器或具有容性负荷的装置进行补偿。主要有：过励磁同步电动机；调相机；电力电容器。电力电容器补偿有两种方法：串联补偿和并联补偿。串联补偿：把电容器直接串联到高压输电线路上，用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。并联补偿：把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，用电企业大部分采用并联补偿的方法。,

五、提高功率因数与改善电压质量：电力系统向用户供电的电压，是随着线路输送的有功功率、无功功率变化而变化的，当输送一定数量的有功功率和始端电压不变时，如输送的无功功率越多，线路的电压损失越大，送至用户端的电压就越低，当用户功率因数提高后，向电力系统吸收的无功功率就要减少，电压损失也相应减少，从而改善了用户的电压质量。因此，提高功率因数可以改善电压质量。六、无功补偿容量的计算：（一）按补偿目的确定补偿容量1、按提高功率因数确定补偿容量,2、按提高电压确定补偿容量3、按降低线损确定补偿容量例题1：电工基础33题先求镇流器的阻抗XL总阻抗为电流为功率因数为或无功功率为电容器电容量为例题2：某村有一台10kv配电变压器，位于电网末端，电源专用线路长是15km，线路电抗值为10Ω，线路电压损失是650v，一次母线的实际电压为9.4kv，试问需多大电容器容量才能使母线电压达到10kv。

解：

。，例题3、有一工厂的负载功率因数是0.7，拟提高到0.9，问线损降低百分之几？解：根据公式：,（二）按补偿方式确定补偿容量对于基础数据不足的电气设备可采用估算法，确定补偿容量。（1）随器补偿：配电变压器无功补偿容量为：式中：I0％—配电变压器空载电流百分数Ud%—配电变压器阻抗电压百分数

Se—配电变压器的额定容量（kvA）β—配电变压器负荷率,注意：1、补偿电容器可接在高压侧，也可接在低压侧，效果是相同的。2、现在使用的电容器有两种：干式金属化低压电容器；油浸式高压电容器。3、安装接线方式：通过低压熔断器直接接在配电变压器二次出线，与配电变压器同台架设。存在问题是，当电源缺相时可能发生铁磁谐振过电压。4、补偿容量必须小于配电变压器的空载无功容量。

QC＝（0.95～0.98）Q0

（2）随机补偿：异步电动机的无功功率补偿容量为：

机械负荷惯性小时（断电后转速缓慢下降）

机械负荷惯性大时（断电后转速迅速下降）

空载电流

式中：

Ue—电动机的额定电压（kv）I0—电动机的空载电流（A）

IN—电动机定子的额定电流（A）

cosфN—电动机的额定功率因数

，空载电流也可按下式计算k——计算系数。当cosфe（3）线路补偿线路一般采用串联法补偿装置按输送容量的要求计算。其安装容量按线路平均负荷的2/3考虑。补偿装置安装地点一般在距线路首端的2/3处，，（4）工厂、车间集中补偿容量七、电力电容器1、电力电容器：又称移相电容器，它的作用是电力系统的无功电源之一，用于提高电网的功率因数。2、电力电容器运行的一般要求：1)电容器金属外壳应有明显的接地标志，其外壳应与金属架构共同接地；2)电容器周围环境无易燃易爆危险，无剧烈冲击和震动；3)电容器运行的允许温度，一般在±40℃；允许温升：充矿物油的电容器为50℃，充硅油的电容器为55℃；4)允许过电压，电容器组在正常运行时，可在1.1倍额定电压下长期运行；5)允许过电流电容器组允许在1.3倍额定电流下长期运行。，电容器的接法，星--三角启动电动机电容器接线图，3、电容器组常见的故障、产生原因：1)渗漏油：搬运方法不当、安装时用力过大、保养不当生锈、运行温度变化剧烈等；2)外壳膨胀：内部局部放电或过电压、使用年限过长等；3)电容器爆炸：内部发生相间短路或相对外壳放电；4)发热：设计安装不合理、通风条件差、接头螺丝松动、长期过电压、频繁投切反复受浪涌电流影响；5)瓷绝缘表面闪络：清扫不及时表面污秽；6)异常响声：有“滋滋”或“沽沽”声时，一般为内部有局部放电。。4、电容器组运行操作注意事项：1）断路器的操作顺序：正常情况全变电所停电操作时，先拉开高压电容器支路的断路器，再拉开其他各支路的断路器；事故情况下，全站无电后，必须将高压电容器组的支路断路器先断开。2）电容器的保护熔断器突然熔断时，在未查明原因之前，不可更换熔体恢复送电。3）电容器严禁带电荷合闸，以防止产生过电压；电容器再次合闸，应在其断电3min后进行。，电容器熔丝保护接线图，5、电容器组投入或退出运行时的注意事项：1）正常情况下，电容器组的投入或退出运行应根据系统无功潮流、负荷功率因数和电压等情况确定。2）电容器组所接母线的电压超过电容器额定电压的1.1倍或的电流超过额定电流的1.3倍时，电容器组应退出运行；电容器室温度超出±40℃范围时，亦应退出运行；3）当电容器组发生下列情况之一时，应立即退出运行：电容器爆炸；电容器喷油或起火；瓷套管发生严重放电、闪络；接点严重过热或熔化；电容器内部或放电设备有严重异常响声；电容器外壳有异形膨胀。，电容器组放电装置图，6、电容器自投装置自投补偿原理：根据母线电压高低，由装设的继电保护装置（或其它自动设备）自动投入或退出电容器组。无功功率自动补偿分为两种：交流接触器自动补偿装置和晶闸管无功动态自动补偿装置。1)交流接触器自动补偿装置：由自动补偿器、交流接触器、电流互感器、热继电器、空气自动开关及电容器等元件组成。2)晶闸管无功动态自动补偿装置：采用无触点大功率可控硅，由微电脑的综合测试仪实时检查电力系统无功功率或功率因数，控制并联电容器电流过零投入、等电位切除装置。电容器自投装置接线图,，自动补偿装置接线图第二部分配电线路线损一、线损的概念“线损”是电能在传输过程中所产生的有功、无功电能（或功率）和电压损失的简称。习惯上称之的“线损”是指上述损失的有功部分。电压损失与电压降落（或压降）。电压降落（相量差）与电压损耗（代数差）,配电网电能损失，包括配电线路和配电变压器损失。由于配电网点多面广，结构复杂，客户用电性质不同，负载变化大，所以，计算出某一时刻或某一段时间内的电能损失是很因难的。进行理论计算时，要对计算方法和步骤进行简化：（1）线路总电流按每个负载点配电变压器的容量占该线路配电变压的总容量的比例，分配到各个负载点上；（2）每个负载点的功率因数相同。，二、理论线损计算1、输电线路损耗：（1）单一线路：（2）单相线路：（3）三相电力线路：，2、配电变压器损耗（变损）：式中：P0——变压器空载损耗（铁损）；

PT——变压器短路损耗；

I——通过变压器的电流；

In——变压器的额定电流。，附1：电阻的确定1）电阻的计算基本电阻R20

R20＝rL温度附加电阻Rt

Rt=a(tp-20)R20负载电流附加电阻RI

RI＝βR20

β负载电流引起的导线附加电阻系数；

IMH20导线在20℃时，持续允许通过的最大载流量；

TMH架空线路最高持续允许温度，TMH＝70℃线路实际电阻为R＝R20＋Rt＋RI

，2）等值电阻计算①基本等值电阻Re式中：

线路配电变压器容量之和第i计算段后配电变压器容量之和第i计算段导线电阻，②温度附加电阻ReT

ReT=a(TP-20)Re③负载电流附加电阻ReI

ReI=I2Ar

Ar

等值附加电阻常数；

I计算用线路总电流；

IMH20i第i计算段导线最大载流量，附2：电流‘I’的确定：均方根电流法。（1）均方根电流：（2）平均电流：取修正系数K=IJ/IP（K与负载性质有关，随电流变化而变化。）平均电流可用线路供电量计算得出：，3、电能损失计算：（1）线路损失功率：（2）线路损失电量：（3）线损率：（4）配电变压器损失功率：（5）配电变压器损失电量：（6）变损率：（7）综合损失率：，4、线路电能损失的估算线路损失率：线路电阻R与阻抗的关系如果一个配变台区有多路出线，对每一条线路测取一个电压损失值，并用该线路的负载占总负载的比值修正，总的电压损失百分数为：式中k值是与负载数量、导线截面、功率因数有关的系数。，5、低压线路损失计算：低压线路错综复杂，有单相、3×3相、3×4相及其组合线路等。（1）简单线路的计算1）单相线路一个负荷在线路末端多个负荷均匀分布，2）3×3相一个负荷点在线路末端多个负荷均匀分布且无大分支线，3）3×4相A、B、C三相负载平衡，同3×3相；三相负载不平衡，中线电流不等于0一个负载时多个负载均匀分布时平均电流为I＝（Ia＋Ib＋Ic）/3

，取不平衡损失系数a，

式中分别是负载较小的两相与最大负载相电流的比值。，a值见表

1.00.90.80.70.60.51.01.000.91.0031.0060.81.0141.0171.0300.71.0341.0381.0521.0780.61.0651.0721.0891.1191.1650.51.1101.1201.1411.1781.2331.313，（2）复杂线路的计算1）分支对总损失的影响主干线有n条相同分支线，分支线负荷均匀分布。主干线长L、电阻Rm，分支线长、电阻Rb。主干电阻Rm＝r0L分支电阻Rb＝r0总电流为I分支总电流为Ib＝I/n，主干总损失各分支总损失线路全部损失分支与主干损失比分支线损失占主干线的损失比例为/nL，一般分支线小于主干长度，/nL<1/n，2）多分支线路式中：L主干线长度

分支线长度

n分支线数

r0

单位长度电阻，3）等值损失电阻Re主干、分支导线截面相同时：主干、分支导线截面均不相同时：主干、分支导线截面相同时，各分支长度相等，4）损失功率三相三线a＝1，三相四线a值以主干线导线截面查表5）多线路式中：

M台区线路数

I台区总电流

Re1等值电阻，6）下户线单相下户线三相或三相四线下户线例题1：一条10kv架空线路，导线用LJ－70，线间距1.5米，三角排列，导线每公里电阻r0=0.46Ω/km，线路每公里感抗x0=0.37Ω/km，线路长度20km。当输送P＝400kw，Q＝300kvar时，求线路有功功率损失ΔP和无功功率损失ΔQ。解：线路中电流为：线路有功功率损失为：线路无功功率损失为：

例题2：某10KV专线线路长为15km，最大负载为1732KVA，最大负载利用小时数Tmax＝4000，导线单位长度的电阻R0＝0.16Ω/km，求每年消耗在这条导线上的电能？解：线路电阻：R＝R0×15＝0.16×15＝2.4Ω最大负载电流为：电能损失为：，三、电压损失计算1、电压降落（电压降）：电流流过线路阻抗产生的电压。线路始、末端线电压的相量差（几何差）；对于单相线路：对于三相线路：,2、电压损失（电压损耗）：线路始、末端线电压的代数差；对于三相线路，线电压损失近似计算：或：电压损失百分数：，3、低压线路中的电压损失(近似计算)：由于低压回路中电阻占主导地位，近似计算时功率因数可取为1，略去QX。单相二线制室内配线电压损失的计算：

式中：Pph为单相用电设备的有功功率；

L为线路长度；S为导线的截面；

Uph为线路的额定电压；

ρ为导线的电阻率；

cosØ用电设备的功率因数。三相对称线路的电压损失的计算：

式中：PL为三相用电设备的有功负荷；

UL为线路的额定线电压。，4、分支负荷的电压损失可以分段计算，总的电压损失为：5、电压损失百分数：根据电压损失率及电压降估算补偿无功功率时：并联电容器补偿无功容量QC后，提高的电压为

（此式也可用来计算补偿无功容量）

例1：一条10kv架空电力线路，导线为LJ－70型，导线排列为三角形，线间距离为1m，线路长度为10km，输送有功功率为1000kw，输送无功功率为400kvar,求线路中的电压损失为多少？（导线的电阻和电抗分别为R0＝0.45Ω/km、X0＝0.345Ω/km）解：架空电力线路总电阻和总电抗分别为：电力线路电压损失为：电压损失百分数为：例2：一条10kv高压配电线路，全线电抗XL＝4Ω，末端电压只有9500v，装了一组1000kvar电容器组后，电压可提高多少？

例3：某10kv用户专用线路，全长10km（已知线路电抗XL＝3.5Ω），在用户侧装100kvar并联电容器使用户电压提高多少？解：例2：例3：,例4：有一台10.5/0.4kv、600kvA变压器，其阻抗压降ΔU％＝4.72％，二次侧电压为0.4kv，装了一组0.4kv、240kvar三相电容器组，问能提高电压多少？阻抗电压：一次侧施加电压使其二次电流达到额定值，此时所施加的电压。阻抗电压百分数：阻抗电压与额定电压之比的百分数。根据阻抗电压百分数估算补偿无功功率时：，例5：某10kv用户专用线路全长10km（已知电阻R0＝0.27Ω/km，电抗X0＝0.4Ω/km），负荷电流为100A，功率因数为0.7，当用户投入并联电容器后，使功率因数提高到0.95，试问大致可提高电压多少伏？每月降低线路损耗多少千瓦时（每月以30天计算）？，需要思考的问题：