电力系统无功补偿(为什么要无功补偿)
总是谈论无功补偿
让我们和您一起深入研究无功补偿。
希望这篇文章对大家有所帮助。
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什么是无功补偿,无功有什么危害,补偿有什么好处?一般来说,系统中大多数无功负载都是感性无功负载,具有容性功率负载和感性功率负载的设备并联在同一电路中。
感性无功负载吸收能量时,容性负载释放能量,但感性负载释放能量时,容性负载吸收能量,容性负载和感性负载之间进行能量交换,使容性负载吸收的无功功率可以从容性负载装置输出的无功功率中得到补偿,局部平衡无功功率,以降低线损,提高有载容量,降低电压损耗,缓解电厂的供电压力,这是无功功率补偿的基本原理。
1)补偿无功功率,提高功率因数(如下图所示)
2)降低输电线路和变压器的损耗合理的补偿可以有效降低系统电流。以0.7的系统自然功率为例。如果通过补偿装置将系统的功率因数提高到接近1的水平,系统电流将下降30%左右,即线路和变压器的损耗可以降低到p=I2r=(1-30%) 2r=0.49R,即线路和变压器的损耗可以降低51%。
降低线路和变压器损耗,节约有功功率是重要的节能措施。比如在石油行业,线路比较长且复杂,可以增加无功补偿设备来降低运行电流,从而降低线损,节省有功功率,达到明显的节能效果。
3)增加电网输电能力,提高设备利用率。由于补偿装置可以有效降低系统电流和视在功率,因此可以有效降低电网建设中所有相关设备的容量,从而减少电网建设的投资。对于功率因数约为0.7的系统,由于有效补偿,系统电流可降低30%,即电厂、配电设施的承载能力可提高30%。
如果变压器和线路的小容量不足,可以通过安装无功功率补偿装置来解决。安装无功补偿装置可以使无功功率局部平衡,从而减少流经线路和变压器的电流,减缓导线和变压器的绝缘老化速度,延长使用寿命。同时可以释放变压器和线路的容量,增加变压器和线路的负载能力。
比如有一台100KVA的变压器,电流负载率为85%,cos =0.7。如果安装无功补偿设备,变压器可以释放30%的负荷,用户可以在不增加变压器容量的情况下增加负荷,扩大再生产。
4)提高电压质量由于系统中存在大量感性负载,供电线路的压降会更加严重,尤其是在供电线路末端。合理的补偿可以有效缓解线路压降,提高电能质量。
由于系统的电感远大于阻抗,从上面的公式可以看出,无功功率的变化会引起电压的巨大变化。当线路中的无功功率Q降低时,电压损耗也随之降低。
由于供电线路端电压普遍较低,可以通过增加无功功率补偿装置来提高供电线路端电压,使设备在使用时能够安全可靠地运行。
另一方面,随着工业的发展,大量自动控制装置和非线性负载的使用,使得大量谐波在供配电网中流动,污染电网。通过合理配置补偿滤波设备,抑制或大幅度降低谐波对供电系统和用电设备的影响,是提高电能质量的主要手段之一。
5)节约电费。通过合理的补偿,测点的功率因数可以达到国家标准的要求,可以消除功率因数和电感式干扰
已知变压器容量为100KVA,补偿前功率因数为0.8,补偿后功率因数提高到0.92。
电容补偿容量公式如下:
Q=S(tan1 -tan2)
补偿前Cos=0.8,可以计算出tan=0.75。
补偿后,可以计算出cos=0.92,tan=0.43。
q=S(tan1-tan2)=100 *(0.75-0.43)=32Kvar
第二类:估计法
按变压器容量的20~40%配置,一般为30%。
若变压器容量为100千伏安,电容柜无功补偿容量Q=100 * 30%=30千伏安。
第三种:查表法
无功补偿容量计算系数
表已知变压器容量100KVA,补偿前功率因数为0.8,补偿后功率因数提升至0.92。
需要补偿的无功容量为:
补偿前0.8与补偿后0.92的交点是0.33
那么Q=100*0.33=33Kvar
03
什么是共补、分补、混补。什么是“共补”呢?
传统的接触器,是三相一起动作的,就是说,吸合时,三相都吸合,断开时,三相都断开。这种情况补偿用到的电容器是三相电容器,对整个三相电路同时补偿,我们称之为共补。也有称“三相共补”
共补的优点和不足:
控制简单,价格低廉,可靠性好,检修维护方便。对补偿控制器要求低。不足之处,在三相不平衡的场合,无法补偿,或者越补越不平衡。
什么是“分补”呢?
由于电网中大多大功率、高负载的设备,他们运行时极易引起三相不平衡。这些设备工作时只需要用到两相的电压,另外一相根本没有用到,这样就造成三相不平衡了。这时如果要补偿,只能补两相,否则又会出现无功功率不平衡的问题。因此,一些新的投切开关如复合开关、可控硅模块开始出现,可以针对A、B、C三相各自独立地工作,哪相需要投切,就投切哪相。这种对单相做作补偿的,就叫“分补”
一般来说,如果用电不平衡度最大的不超过15%,基本没有用分补的必要。原因是供电局是对平均功率因数做考核,15%以内的不平衡度,共补平均以后很容易达标。
分补的优点和不足:
能对付不平衡的场合,补偿精度高。不足之处,价格贵,控制复杂,线路复杂。检修维护难度大。对补偿控制器要求高。
什么是“混补”呢?
当补偿中,既有共补支路,又有分补支路的时候,我们就把这种补偿方式称为“混补”。既“分补”和“共补”混合工作的意思。
实际上在三相不平衡的情况下,各相的缺额不一致时,这种情况下采用分补的方案。但如果全部采用分补支路,成本会很高,所以希望用共补支路来补偿基础部分的缺额,而用分补支路来补偿不平衡部分的缺额。
使用混合补偿方案时,要求进线柜采样必须采用三相互感器,例如系统中,A相需要无功20kvar,B相需要无功25kvar,C相需要无功30kvar。系统回首先投入一组20kvar的共补回路,然后再给B相投入一组5kvar的分补回路,给C相投入一组10kvar的分补回路,以最经济的投入满足系统对于无功的需求。
共补和分补同时布置的补偿系统。通常分补占20%~40%。