并聯(lián)電容器無功補償?shù)呐渲梅椒?一)
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并聯(lián)電容器無功補償?shù)呐渲梅椒?一)
前言
采用力電容器并聯(lián)補償電網(wǎng)的無功負荷,由于具有單位投資少、電能損耗小、
維護簡單、搬遷方便等優(yōu)點,在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。但是,目前采用的配
置原則,大多用限定功率因數(shù)法或由經(jīng)驗決定。這種方法雖然簡單易行,但經(jīng)濟效
果卻不是最合理的。
本文將從并聯(lián)電容器無功補償裝置(以后簡稱補償裝置)的改善電壓和降低線損
這兩個主要作用出發(fā),通過理論分析來決定補償容量的配置和補償?shù)攸c的選擇,以
求得最大經(jīng)濟效益。這樣做,雖然增加了計算工作量,但其經(jīng)濟效益是相當可觀的。
本文著重解決三個問題:一是區(qū)域性補償容量如何確定;二是補償容量如何在
配電母線和配電線路上分配;三是在配電線路上如何選擇補償?shù)攸c。
第一章 區(qū)域性補償容量的確定
1.1 概 述
決定一個供電區(qū)域的補償容量,是進行無功補償規(guī)劃和安排年度計劃的重要依
據(jù)。這里所說的“供電區(qū)域”是指一個35KV 及以上的變電站供電的配電網(wǎng)。
本章將介紹兩種計算方法:一種是我國目前常用的經(jīng)濟功率因數(shù)法;另一種是
陳德裕同志于1977年提出的經(jīng)濟傳輸無功負荷法。前者計算簡單、結(jié)果明確,但是
因為忽略因素較多,經(jīng)濟效益差,適合于作為規(guī)劃設(shè)計的粗略估算;后者雖然計算
繁瑣,但配置合理,經(jīng)濟效益高,應(yīng)作為安排年度無功補償計劃的依據(jù)。
上列兩種計算方法,都是從經(jīng)濟效益出發(fā)來計算無功補償容量的,沒有考慮電
壓水平的要求。因為,解決電壓水平問題,除無功補償外,主要應(yīng)從改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
來解決,此外還可以選擇變壓器分接電壓、帶負荷調(diào)壓變壓器、串聯(lián)補償?shù)仁侄谓?br/>決電壓水平習(xí)題。
5 1·2 用經(jīng)濟功率因數(shù)法計算區(qū)域補償容量
本方法是根據(jù)供電區(qū)域至電源的電氣距離和發(fā)電成本不同,采用不同的功率因
數(shù)要求。電氣距離分為三類七級,第一類負荷為發(fā)電廠直配負荷,按距離又分為五
級;第二類負荷為經(jīng)過一次升壓和一次降壓的負荷;第三類負荷為經(jīng)過一次升壓和
兩次降壓的負荷。如圖1·1所示為各類負荷示意圖。各類負荷在不同發(fā)電成本時的
經(jīng)濟功率因數(shù)如表1·1(見32頁)所列。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
補償容量則按下式計算:
式中:P——有功負荷;
cos ——現(xiàn)有負荷的實際功率因數(shù);
1
cos ——按表1·1查得的經(jīng)濟功率因數(shù)。
2分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
各類負荷的經(jīng)濟功率因數(shù)
1·3 經(jīng)濟傳輸無功負荷計算原理
在電網(wǎng)中增裝無功補償后,能抵銷一部分無功負荷,使電源送來的無功負荷減
少,線損功率也隨之減少。每增加單位補償容量能減少的線損功率稱為無功補償?shù)?br/>“經(jīng)濟當量”。由于線損功率減少而節(jié)約的價值,減去無功補償本身所增加的運行費
用之后,其剩余價值如果正好能在規(guī)定的年限內(nèi)抵償無功補償?shù)某跬顿Y,則這個相
應(yīng)的經(jīng)濟當量稱為“臨界經(jīng)濟當量”。
電網(wǎng)中不同點的經(jīng)濟當量是不同的,某一點的經(jīng)濟當量則是隨著該點的無功負
荷增長而增加。因此,經(jīng)濟當量為臨時經(jīng)濟當量時的無功負荷,便稱為該點的經(jīng)濟
傳輸無功負荷,或簡稱經(jīng)濟負荷。把超過經(jīng)濟負荷的那部分無功負荷補償?shù)?,在?jīng)
濟上是合算的;而如果實際無功負荷低于經(jīng)濟負荷,則沒有必要進行無功補償。因
此,計算無功補償配置容量便成為計算經(jīng)濟負荷。
一、基本原理
圖 1·2 表示由一個電廠經(jīng)一條線路向一個負荷供電的最簡電網(wǎng),線損功率如下式分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
式中:P 和Q為通過線路的有功和無功功率,R 為線路電阻,U為線路電壓。
線損功率對無功負荷的微增率(即該負荷點的無功經(jīng)濟當量)為:
|
式中:C 2 為無功補償單位容量投資值, 為年折舊率, 為投資的回收率,
為單的電能損耗。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
這里Q為用年平均無功負荷表示的經(jīng)濟傳輸無功負荷。如果用一個直流網(wǎng)絡(luò)圖
示式 (1.9),則如圖1·3所示, 圖中: E= 為直流電源“電勢”,
則相當于流過電阻R 的“電流”。
圖1·3 圖1·2的等值計算電路
但是,實際電網(wǎng)的接線是很復(fù)雜的,下面將分別敘述各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)時的經(jīng)濟負
荷的計算方法。從上面所述的計算原理可知,由于有功負荷不能“補償”,線路的電
抗不會產(chǎn)生有功損耗,因此在下述的計算中可予忽略。
二、具有兩個及以上分支的電網(wǎng)。
圖1·4所示有幾個分支的電網(wǎng),為計算第i 分支的無功負荷的經(jīng)濟當量如下式;分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
式中:Q =Q—Q 為除i 支路外其余支路的無功功負荷。
S i
將(1·10)式變換一下,令m=m ,則Q 即為該支路的經(jīng)濟傳輸無功負荷。
i o i
式(1·11)可用圖 1·5 來表示,因此圖 1·5 可作為帶分支電網(wǎng)計算經(jīng)濟負荷的
圖解法。
三、具有兩個及以上的電源。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
圖1·6表示兩個電源的電網(wǎng)。如果電源的無功出力是無限的則無功負荷在兩個
分支的分配,應(yīng)遵循線損最小的原則,不難求得:無功負荷應(yīng)與其電阻成反比分配。
同理,三個以上電源時,亦可用類似的方法圖解。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
四、縣有恒定的無功負荷分支線。
在實際電網(wǎng)中,某些分支的無功負荷,比計算的經(jīng)濟負荷還要小;對用戶專用
線只要求其保證一定的功率因數(shù)。因此,這些分支稱為不補償分支。如圖1·8所示。
負荷Q 的經(jīng)濟當量為:
2
式(1·16)可用1·9的等值電路圖解,其中不補償負荷Q 可看作恒流負荷,
1
Q 即為所求之經(jīng)濟負荷。
2
五、具有恒定的無功電源。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
實際電網(wǎng)中,已經(jīng)設(shè)置的無功補償裝置,可以用來抵銷無功負荷,也可作為恒
定的無功電源對待;有時,根據(jù)無功負荷經(jīng)濟分配需要某個電廠供應(yīng)的無功出力,
超過發(fā)電廠的可能出力時,則該電廠的無功出力可作為恒定的無功電源對待。
如圖1·10中,Q 為發(fā)電機最大無功出力,Q 為已裝無功補償容量。根據(jù)無功
F B
電力平衡關(guān)系,顯然有:
式(1·20)可用圖 1·11 的等值電路來圖解。圖中,Q 和 Q 是恒流電源(注
F B
意Q 的方向與圖 1·9中的恒流負荷是相反的)。
B
1·4經(jīng)濟傳輸無功負荷的計算方法分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
實際電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的,變電站和輸電線路少則幾十座(條),多則幾百座
(條)。因此,要精確計算經(jīng)濟傳輸無功負荷是一件很繁雜的工作。但是,我們的計
算目的是確定區(qū)域補償容量,精度要求不高。因此,可作必要的簡化。例如,如果
忽略發(fā)電機和升壓變壓器的電阻,則可把電源的每一條直配線當作一個電網(wǎng)來單獨
計算。也就是把電網(wǎng)切成若干塊,每塊的結(jié)構(gòu)便簡單多了。計算程序和方法如下,
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前言
采用力電容器并聯(lián)補償電網(wǎng)的無功負荷,由于具有單位投資少、電能損耗小、
維護簡單、搬遷方便等優(yōu)點,在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。但是,目前采用的配
置原則,大多用限定功率因數(shù)法或由經(jīng)驗決定。這種方法雖然簡單易行,但經(jīng)濟效
果卻不是最合理的。
本文將從并聯(lián)電容器無功補償裝置(以后簡稱補償裝置)的改善電壓和降低線損
這兩個主要作用出發(fā),通過理論分析來決定補償容量的配置和補償?shù)攸c的選擇,以
求得最大經(jīng)濟效益。這樣做,雖然增加了計算工作量,但其經(jīng)濟效益是相當可觀的。
本文著重解決三個問題:一是區(qū)域性補償容量如何確定;二是補償容量如何在
配電母線和配電線路上分配;三是在配電線路上如何選擇補償?shù)攸c。
第一章 區(qū)域性補償容量的確定
1.1 概 述
決定一個供電區(qū)域的補償容量,是進行無功補償規(guī)劃和安排年度計劃的重要依
據(jù)。這里所說的“供電區(qū)域”是指一個35KV 及以上的變電站供電的配電網(wǎng)。
本章將介紹兩種計算方法:一種是我國目前常用的經(jīng)濟功率因數(shù)法;另一種是
陳德裕同志于1977年提出的經(jīng)濟傳輸無功負荷法。前者計算簡單、結(jié)果明確,但是
因為忽略因素較多,經(jīng)濟效益差,適合于作為規(guī)劃設(shè)計的粗略估算;后者雖然計算
繁瑣,但配置合理,經(jīng)濟效益高,應(yīng)作為安排年度無功補償計劃的依據(jù)。
上列兩種計算方法,都是從經(jīng)濟效益出發(fā)來計算無功補償容量的,沒有考慮電
壓水平的要求。因為,解決電壓水平問題,除無功補償外,主要應(yīng)從改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
來解決,此外還可以選擇變壓器分接電壓、帶負荷調(diào)壓變壓器、串聯(lián)補償?shù)仁侄谓?br/>決電壓水平習(xí)題。
5 1·2 用經(jīng)濟功率因數(shù)法計算區(qū)域補償容量
本方法是根據(jù)供電區(qū)域至電源的電氣距離和發(fā)電成本不同,采用不同的功率因
數(shù)要求。電氣距離分為三類七級,第一類負荷為發(fā)電廠直配負荷,按距離又分為五
級;第二類負荷為經(jīng)過一次升壓和一次降壓的負荷;第三類負荷為經(jīng)過一次升壓和
兩次降壓的負荷。如圖1·1所示為各類負荷示意圖。各類負荷在不同發(fā)電成本時的
經(jīng)濟功率因數(shù)如表1·1(見32頁)所列。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
補償容量則按下式計算:
式中:P——有功負荷;
cos ——現(xiàn)有負荷的實際功率因數(shù);
1
cos ——按表1·1查得的經(jīng)濟功率因數(shù)。
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各類負荷的經(jīng)濟功率因數(shù)
1·3 經(jīng)濟傳輸無功負荷計算原理
在電網(wǎng)中增裝無功補償后,能抵銷一部分無功負荷,使電源送來的無功負荷減
少,線損功率也隨之減少。每增加單位補償容量能減少的線損功率稱為無功補償?shù)?br/>“經(jīng)濟當量”。由于線損功率減少而節(jié)約的價值,減去無功補償本身所增加的運行費
用之后,其剩余價值如果正好能在規(guī)定的年限內(nèi)抵償無功補償?shù)某跬顿Y,則這個相
應(yīng)的經(jīng)濟當量稱為“臨界經(jīng)濟當量”。
電網(wǎng)中不同點的經(jīng)濟當量是不同的,某一點的經(jīng)濟當量則是隨著該點的無功負
荷增長而增加。因此,經(jīng)濟當量為臨時經(jīng)濟當量時的無功負荷,便稱為該點的經(jīng)濟
傳輸無功負荷,或簡稱經(jīng)濟負荷。把超過經(jīng)濟負荷的那部分無功負荷補償?shù)?,在?jīng)
濟上是合算的;而如果實際無功負荷低于經(jīng)濟負荷,則沒有必要進行無功補償。因
此,計算無功補償配置容量便成為計算經(jīng)濟負荷。
一、基本原理
圖 1·2 表示由一個電廠經(jīng)一條線路向一個負荷供電的最簡電網(wǎng),線損功率如下式分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
式中:P 和Q為通過線路的有功和無功功率,R 為線路電阻,U為線路電壓。
線損功率對無功負荷的微增率(即該負荷點的無功經(jīng)濟當量)為:
|
式中:C 2 為無功補償單位容量投資值, 為年折舊率, 為投資的回收率,
為單的電能損耗。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
這里Q為用年平均無功負荷表示的經(jīng)濟傳輸無功負荷。如果用一個直流網(wǎng)絡(luò)圖
示式 (1.9),則如圖1·3所示, 圖中: E= 為直流電源“電勢”,
則相當于流過電阻R 的“電流”。
圖1·3 圖1·2的等值計算電路
但是,實際電網(wǎng)的接線是很復(fù)雜的,下面將分別敘述各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)時的經(jīng)濟負
荷的計算方法。從上面所述的計算原理可知,由于有功負荷不能“補償”,線路的電
抗不會產(chǎn)生有功損耗,因此在下述的計算中可予忽略。
二、具有兩個及以上分支的電網(wǎng)。
圖1·4所示有幾個分支的電網(wǎng),為計算第i 分支的無功負荷的經(jīng)濟當量如下式;分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
式中:Q =Q—Q 為除i 支路外其余支路的無功功負荷。
S i
將(1·10)式變換一下,令m=m ,則Q 即為該支路的經(jīng)濟傳輸無功負荷。
i o i
式(1·11)可用圖 1·5 來表示,因此圖 1·5 可作為帶分支電網(wǎng)計算經(jīng)濟負荷的
圖解法。
三、具有兩個及以上的電源。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
圖1·6表示兩個電源的電網(wǎng)。如果電源的無功出力是無限的則無功負荷在兩個
分支的分配,應(yīng)遵循線損最小的原則,不難求得:無功負荷應(yīng)與其電阻成反比分配。
同理,三個以上電源時,亦可用類似的方法圖解。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
四、縣有恒定的無功負荷分支線。
在實際電網(wǎng)中,某些分支的無功負荷,比計算的經(jīng)濟負荷還要小;對用戶專用
線只要求其保證一定的功率因數(shù)。因此,這些分支稱為不補償分支。如圖1·8所示。
負荷Q 的經(jīng)濟當量為:
2
式(1·16)可用1·9的等值電路圖解,其中不補償負荷Q 可看作恒流負荷,
1
Q 即為所求之經(jīng)濟負荷。
2
五、具有恒定的無功電源。分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
實際電網(wǎng)中,已經(jīng)設(shè)置的無功補償裝置,可以用來抵銷無功負荷,也可作為恒
定的無功電源對待;有時,根據(jù)無功負荷經(jīng)濟分配需要某個電廠供應(yīng)的無功出力,
超過發(fā)電廠的可能出力時,則該電廠的無功出力可作為恒定的無功電源對待。
如圖1·10中,Q 為發(fā)電機最大無功出力,Q 為已裝無功補償容量。根據(jù)無功
F B
電力平衡關(guān)系,顯然有:
式(1·20)可用圖 1·11 的等值電路來圖解。圖中,Q 和 Q 是恒流電源(注
F B
意Q 的方向與圖 1·9中的恒流負荷是相反的)。
B
1·4經(jīng)濟傳輸無功負荷的計算方法分享專業(yè)智慧,相聚電氣天下
實際電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的,變電站和輸電線路少則幾十座(條),多則幾百座
(條)。因此,要精確計算經(jīng)濟傳輸無功負荷是一件很繁雜的工作。但是,我們的計
算目的是確定區(qū)域補償容量,精度要求不高。因此,可作必要的簡化。例如,如果
忽略發(fā)電機和升壓變壓器的電阻,則可把電源的每一條直配線當作一個電網(wǎng)來單獨
計算。也就是把電網(wǎng)切成若干塊,每塊的結(jié)構(gòu)便簡單多了。計算程序和方法如下,
AIGC
您好!并聯(lián)電容器無功補償是一種電力系統(tǒng)中常見的技術(shù)手段,用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù),減少線路上的電壓損失,提高設(shè)備效率。配置方法通常包括以下幾個步驟:
1. **需求分析**:首先,確定系統(tǒng)中的無功功率需求,這取決于負載類型(如電動機、照明等)、運行工況和電力網(wǎng)絡(luò)特性。
2. **選擇合適的電容器**:根據(jù)實際需求計算所需的電容值,考慮電容器的額定容量、耐壓等級、溫度系數(shù)等因素。常用的電容器有單相或三相,并可能采用固定電容或可調(diào)電容。
3. **計算補償容量**:使用公式如Qc = K*(P - S)計算所需的無功補償容量,其中Qc是補償容量,K是功率因數(shù)校正系數(shù),P是視在功率,S是有功功率。
4. **布置位置**:電容器應(yīng)安裝在靠近用電負荷的地方,以便于補償最需要的地方,比如變壓器低壓側(cè)或高壓線路前端。
5. **保護措施**:考慮到電容器可能會過載或短路,需配置相應(yīng)的保護裝置,如熔斷器、過電流繼電器等。
6. **監(jiān)控與調(diào)整**:安裝監(jiān)控系統(tǒng),定期檢查電容器的工作狀態(tài),并根據(jù)實際效果進行調(diào)整,以保持最佳的補償效果。
請注意,這只是一個基本的概述,具體配置方法可能因項目規(guī)模、預(yù)算和法規(guī)要求而有所不同。如果您有更具體的問題或者需要詳細的設(shè)計指導(dǎo),請隨時告訴我。
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上傳時間:2009-07-01
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