w10kv無功補償摘自 電力系統分析和設計摘要 改善工業企業用電的功率因數是提高用電效率、節約電能的重要手段。本文通過理論分析和應用實例說明了工業企業無功補償的意義和作用，并針對目前工業企業供用電系統存在的問題，提出了改進意見和措施。1 引言在工業企業中，絕大多數的用電設備屬于感性負荷，這些設備在運行中要吸收大量的無功功率。無功功率的增加使供電系統的功率因數降低，從而出現系統電壓下降、電氣設備得不到充分利用、增加線路損耗以及降低供電設備的供電能力等情況。因而就地進行無功補償、提高功率因數對降損節能有著極為重要的意義。2 補償方式的選擇無功補償分為集中補償、分散補償和就地補償三種。集中補償，即在高、低壓配電所內設置若干組電容器，電容器接在配電母線上，補償該配電所供電范圍內的無功功率，并使總功率因數達到規定值以上。這種補償方式只能補償高、低壓母線之前線路上的無功功率，它們相當于把無功功率源移到用電企業的配電所，使用戶對供電系統要求的無功功率有所減少，達到供電部門所要求的功率因數。而它們對配電母線以下的企業內部的變壓器和線路的無功功率不能起到補償作用，仍有大量的無功功率在企業內部線路上流動并產生損耗。分散補償是將電容器組分別安裝在各個車間的配電盤處，這種安裝方式可以使配電變壓器以及變電所至車間的線路都可以由于無功負荷的減少而獲得補償效果。就地補償是把無功補償器直接接在異步電動機旁或進線端子上。集中補償方式所用電容器組的容量較分組補償或就地補償要小，它的利用率則更高，缺點是對變、配電所各饋線并未得到補償，僅減輕了電網的無功負荷。分散補償方式中的電容器組的利用率比就地補償高，因此總需要量較就地補償要小，是一種經濟合理的補償方式。無功補償應遵循“全面規劃，合理w布局，分級補償，就地平衡;集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主；高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主；調壓與降損相結合，以降損為主”的原則。3 補償容量的確定在電力網中無功功率的消耗是很大的，大約50 %的無功功率消耗在輸、變、設備上，50 %消耗在電力用戶上。為了減少無功功率消耗，就必須減少無功功率在電網里的流動。最好的辦法從用戶開始增加無功補償，提高用戶負荷的功率因數，這樣可以減少發電機無功出力和減少輸、變、配電設備中的無功電力消耗，從而達到降低損耗的目的。補償的無功功率容量 為cQ2211ososcavP式中 最大負荷日平均有功功率； 未裝設補償裝置前的功率因數實avPc測值； 裝設補償裝置后所達到的功率因數值。2cos4 無功補償裝置的作用可以根據負荷變化情況決定采用靜態還是動態補償方式。當負荷變化較為平穩時，應采用靜態補償方式，這不僅能較好地降低線路損耗，而且投資少;當負荷變化較大時，應采用動態補償方式，穩定電壓。4.1 降低線損設在某一額定電壓下，有功功率恒定不變，由于功率因數變化，其線路損耗變化率 P %為 21cos%()0%PA從表4.1中可以看出提高功率因數對于降低電能損耗，提高經濟效益具有十分重要的作用。w表 4.1 功率因數與有功損耗百分率的對應數據若在恒定有功功率條件下，原有的功率因數 為0.60，補償后的功率因數1cos為 1，0 時，其線損率降低 %為64 %。采用動態補償裝置，將電力電容器分2cos組跟蹤補償，則可由原來不同的功率因數穩定在所規定的功率因數范圍內，達到充分補償的目的。4.2 線路、變壓器的增容線路、變壓器的增容量 S 為 12cosA加設補償裝置后，可提高功率因數，對企業的直接功率因數經濟效益是明顯的。因為國家電價制度中，從合理利用能源出發，依據企業的功率因數值來調整電價高低。這種補償裝置對企業和整個電力系統的經濟運行都有著重大的經濟效。4.3 改善電壓質量改善電壓質量是指裝設動態無功補償裝置前后，作用在補償地點的線路電壓稍有提高。 12210%UtgxQRA式中 未裝設補償裝置前 角的正切；1tg1w裝設補償裝置后 角的正切；2tg2R 、 x 線路的電阻、電抗。5 工業企業供用電系統存在的問題與解決措施圖1為某重型機床廠供電系統示意圖。目前，該廠變壓器總容量為17660kVA ，共有20臺變壓器(1 # 20 # 變壓器) ，每臺變壓器的容量范圍為501250 kVA ，變比為10kV/ 014kV。變壓器低壓側負載主要為電動機，如圖中 M1 、 M2 Mn 所示。一般情況變壓器負載率基本上維持在28 %29 %之間，最大負載時為7000kW。5.1 采用高、低壓相結合的補償方式取代高壓集中補償從圖中可以看到該廠供電網絡的功率因數補償是高壓集中補償，即只在變電所10kV 的高壓母線上接電容器組，而低壓卻沒有采取任何補償措施。這種固定電容器補償的方法會出現過補償或欠補償的情況，并且對二次母線以下的供電線路的功率因數補償不起作用。由于功率因數低而造成的線路損失和變電設備的損失是很大的，所以補償時要盡量做到分級，靠近負載處安裝電容器。因而提出高壓側集中補償和低壓側分散補償相結合的補償方式。圖 5.1 某重型機床廠供電系統示意圖5.2 改變供電方式，盡可能避免“大馬拉小車”的現象在設備選型時，要考慮留有一定的容量，防止重載時損壞設備，這樣大部分時w間都造成設備欠載和嚴重欠載形成“大馬拉小車”運行。由于該廠變壓器的負載率基本上在28 %29 % 之間，說明變壓器的裝機容量過大，變壓器容量不能充分利用，既浪費了設備投資又增加了電能損耗。可以通過合理選擇變壓器的容量以及減少或限制用電設備輕載或空載的時間來防止“大馬拉小車”現象。5.3 避免設備的空載運行目前，該廠某些設備的空載運行嚴重。在提高功率因數時，首先應考慮使設備合理運行，提高耗電設備本身的功率因數。該廠主要負荷是交流電動機，其功率因數隨它的負載而改變，電動機在空轉時，功率因數約在0.10.3 之間，額定負載時在0.80.85 之間，因而應使電動機接近額定負荷狀態下運行。要把電動機功率因數提高，最簡單的辦法是用電容器和電動機并聯，所以避免設備的空載運行是提高設備功率因數的重要途徑。5.4 建議完善配電設備或對其進行重新改造在現場測量數據的過程中，我們發現很多配電設備老化現象嚴重，沒有電流表、電壓表或者讀數不準確，如鏜床車間的配電房內完全沒有電流表和電壓表。6 經濟效益分析以該廠供電系統中的2 # 變壓器為例，在低壓側加裝電容器，使該廠采取高壓側集中補償和低壓側分散補償相結合的補償方式，如圖6.1 。圖中2 # 變壓器容量為800kVA ，型號為S9 - 800/ 10 ，額定銅損耗為 = 715kW ，輸電線路型號為cunPAYJV22 。取電價為0.55元/ kW.h 。將功率因數由補償前的0.59提高到補償后的0.98 ，表6.1是利用測量儀器在現場測得的變壓器運行時二次側數據，現通過計算分析無功補償降損節能效益。w圖6.1 鑄造車間供電圖表6.1 變壓器運行時二次側數據表6.1 高壓供電線路節電全年節約電能W = h1PA式中 增加的線路電功率， 2211cos3PIRAh 年運行小時數，取5000h 。經計算全年節約電能162217kW.h ，一年內降低的電能損耗費8192萬元。6.2 變壓器節電變壓器的損耗主要有鐵損和銅損。提高變壓器二次側的功率因數，可使總的負荷電流減少，從而減少銅損。全年節約變壓器銅損耗電能 h 式中12()cuWPAA補償前變壓器實際運行時的銅損耗電功率1PAw 211cunIPA PCu2 補償后變壓器的銅損耗電功率 212coscunPA經計算全年節約電能3150kW.h ，一年內節約變壓器銅損耗電費173518元。6.3 功率因數調整電費用戶一年內減少因功率因數偏低多支出的罰金:800 0. 5895000 0.55 17.22 %(增收率) =22131 萬元補償后用戶一年內得到的功率因數獎金:800 0. 589 5000 0.55 2.7 %(減收率) =315萬元兩項總計為25181萬元由上述計算可知一年內合計增加純收入34173萬元，根據補償容量需設備投資2715萬元，9個月就能收回投資。這說明針對該廠鑄造車間的具體情況在變壓器二次側采用分散補償的方式進行無功補償是可行的，并且能取得長期且明顯的經濟效果。wIndustrial enterprises of reactive power compensationFrom:Power System Analysis and DesignAbstractThe improvement of industrial enterprises is to improve the power factor of electric power efficiency， an important means of saving energy. In this paper， theoretical analysis and application examples of the industrial enterprises， the significance of reactive power compensation and the role and view of the current power system， industrial enterprises， the problems for the proposed improvements and measures. IntroductionIn industrial enterprises， the vast majority of electrical equipment belongs to perceptual load， these devices in operation to absorb a large number of reactive power. An increase in reactive power supply system power factor to lower system voltage drop to occur， electrical equipment not fully utilized， increasing line losses and lower-powered equipment， power supply capacity and so on. In situ reactive power compensation and thus improve the power factor of the Energy Conservation has extremely important significance. The choice of method of compensation Compensation for reactive power compensation is divided into centralized and decentralized compensation for three kinds of compensation and in situ. Focus on compensation， that is， high and low voltage power distribution set up by several groups within the capacitor， capacitor connected to the power distribution bus， the compensation for the distribution of power within the reactive power， and to reach the wrequired value of the total power factor above. This method of compensation can compensate for high and low voltage bus routes prior to the reactive power， which is equivalent to the reactive power source to move the electricity distribution companies， allowing users to power the system requirements for reactive power has been reduction in the electricity sector to achieve the required power factor. And their distribution within the enterprise bus following the line of transformer and reactive power compensation can not play a role， there is still a large number of reactive power line flows within the enterprise and generate losses. Dispersion compensation is the capacitors were installed at various workshops at the switchboard， which will enable installation of distribution transformer and the substation to the plant lines can be due to a decrease in reactive load compensation effect. Local compensation is the reactive power compensation device directly connected to the induction motor terminals on the side or into the line. Focus on compensation methods used in the capacity of capacitor compensation or in-place than the grouping of compensation should be small， its utilization rate is even higher disadvantage is the change in distribution has not been compensated by the feeders， only lightened the load reactive power grid. Dispersion compensation in the way the utilization of capacitor compensation than the in situ high， so the total requirement of compensation is smaller than the spot is an economical and reasonable remedy. Reactive power compensation should follow the “overall planning， rational distribution， classification of compensation， in-place balance; focus on compensation and dispersion compensation combine to spread-based compensation; high compensation and low voltage compensation combined with low-pressure-based compensation; Regulator combined with lower losses， down are the main loss “principle 1. Compensation capacity to determine In the power grid in the reactive power consumption is a big， about 50% of the reactive power consumed in transmission， transformation and the device， 50% of the consumed electricity users. In order to reduce reactive power consumption， it is necessary to reduce the reactive power in the grid where flow. The best way to start from the user to increase reactive power compensation， improve user load power factor， so that Generator reactive power can be reduced and the reduction of transmission， wtransformation and distribution equipment in the reactive power consumption， so as to achieve the purpose of reducing wear and tear 2. Compensation for reactive power capacity of Qc for2211coscoscavQPLoad changes can be decided according to the static or dynamic compensation mode. When the load change is relatively stable， we should use the static method of compensation， whic