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無功補(bǔ)償是電網(wǎng)運(yùn)行中常用、有效的降損節(jié)能技術(shù)措施之一。它是借助于無功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無功功率,以提高電網(wǎng)的功率因數(shù),降低損耗,改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。
一、對電力用戶
在實(shí)際工作中,我們發(fā)現(xiàn)一些電力用戶對無功補(bǔ)償?shù)姆e極性不高,由于他們在認(rèn)識上存在誤區(qū),因此總認(rèn)為無功補(bǔ)償是供電公司的事,與用戶沒有多大關(guān)系,直流高壓發(fā)生器適用于電力部門、企業(yè)動力部門對氧化鋅避雷器、電力電纜、發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)和泄漏 電流試驗(yàn)。進(jìn)行無功補(bǔ)償對用戶沒有多大好處。其實(shí),無功補(bǔ)償不僅對供電公司有利,而且對電力用戶也有很大好處。為便于電力用戶理解,簡單分析如下:
無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)質(zhì)是要盡量減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中傳遞,設(shè)法就地安裝無功電源,從而滿足電力用戶及網(wǎng)絡(luò)元件對無功功率的需求。變電站安裝的電容器裝置只能減少110kV、35kV線路中無功功率的傳遞,降低110kV、35kV線路的損耗,而電力用戶安裝的的電容器裝置,能減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中無功功率的傳遞,從而能降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的線路損耗,改善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電壓質(zhì)量。
具體地說,電力用戶安裝無功補(bǔ)償裝置的好處有:
1.實(shí)行力率收費(fèi),可減少電費(fèi)支出。
力率電費(fèi)是指電力用戶感性負(fù)載無功消耗量過大,造成功率因數(shù)低于國家標(biāo)準(zhǔn),從而按電費(fèi)額的百分比追收的電費(fèi)(詳見功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表)。
高壓計(jì)量的用戶:
力率電費(fèi)=(電度電費(fèi)+基本電費(fèi))×罰款比例
獎勵電費(fèi)=(電度電費(fèi)+基本電費(fèi))×獎勵比例
低壓計(jì)量的用戶:
力率電費(fèi)=電度電費(fèi)×罰款比例
獎勵電費(fèi)=電度電費(fèi)×獎勵比例
電度電費(fèi)是指動力電費(fèi),不包括照明電費(fèi),照明是不收力率電費(fèi)的。
對于低壓計(jì)量的用戶電度電費(fèi)中還包括線損電費(fèi)和變壓器的有功損失電費(fèi)。
高壓計(jì)量的用戶當(dāng)變壓器的容量超過315KVA時(shí)收基本電費(fèi),基本電費(fèi)是按變壓器的容量來收取的。
2.減少了電能損失。
因?yàn)?Delta;P=()2×R,所以ΔP與功率因數(shù)的平方成反比,如果用戶的功率因數(shù)從0.7提高到0.95,功率損失可減少46%,如果功率因數(shù)從0.7提高到0.90,則功率損失可減少40%,效果是明顯的,因此,提高用戶功率因數(shù)是節(jié)約電能的重大措施。
3.可選用截面較小導(dǎo)線:
因?yàn)椋桑?,功率因?shù)提高后,電流數(shù)值下降,導(dǎo)線截面可相應(yīng)減少。
4.可選用較小容量的變壓器。
因?yàn)橐曉诠β蔛=,功率因數(shù)提高后,S值相應(yīng)下降,可選用較小容量的變壓器,減少變壓器的一次性投資、增容時(shí)的貼費(fèi)和支付給電業(yè)部門按變壓器容量收取的基本電費(fèi);從另一方面說,如果設(shè)備輸送容量一定,功率因數(shù)提高,輸送的有功功率將增加。
5.減少電壓降,改善電壓質(zhì)量:
因電壓降ΔU=,而且一般電力系統(tǒng)的X>>R值,Q減少后,可較大幅度地減少電壓降,從而改善用戶的電壓質(zhì)量。
電力用戶功率因數(shù)提高到何值是經(jīng)濟(jì)的,需要根據(jù)技術(shù)比較,全面衡量后確定。
二、對農(nóng)網(wǎng)線路
電力線路是用來傳輸電能的,而線損是電能在傳輸過程中所產(chǎn)生的有功電能、無功電能和電壓損失的總稱(在習(xí)慣上常稱為有功電能損失)。電網(wǎng)的線損按性質(zhì)可分為技術(shù)線損和管理線損。技術(shù)線損又稱為理論線損,它是電網(wǎng)中各元件電能損耗的總稱??赏ㄟ^理論計(jì)算來預(yù)測,而通過安裝無功補(bǔ)償裝置等技術(shù)措施便可以達(dá)到降低技術(shù)線損的目的。管理線損是由計(jì)量設(shè)備誤差引起的線損以及由于管理不善和失誤等原因造成的線損,如竊電和抄表核算過程中漏抄、錯抄、錯算等原因造成的線損。管理線損通過加強(qiáng)管理來達(dá)到降低的目地。
在技術(shù)措施方面主要是安裝線路無功補(bǔ)償裝置來改善網(wǎng)絡(luò)中的無功功率分布,提高功率因數(shù)COSφ。
在有功功率合理分配的同時(shí),做到無功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無功遠(yuǎn)距離輸送。增設(shè)無功補(bǔ)償裝置,提高負(fù)荷的功率因數(shù)。合理地配置無功補(bǔ)償裝置,改變無功潮流分布,減少有功損耗和電壓損耗、減少發(fā)電機(jī)送出的無功功率和通過線路、變壓器傳輸?shù)臒o功功率,使線損大為降低,還可以改善電壓質(zhì)量,提高線路和變壓器的輸送能力。
無功功率對電壓的影響
電網(wǎng)在進(jìn)行功率傳輸時(shí),電流將在線路等阻抗上產(chǎn)生電壓損耗△U,假如始端電壓為U1,末端電壓為U2,則電壓損耗計(jì)算公式為:△U=U1-U2=(PR+QX)/Un
式中:P----線路傳輸?shù)挠泄β剩↘W)
Q----線路傳輸?shù)臒o功功率(Kvar)
Un----線路額定電壓(KV)
R、X----線路電阻、電抗(Ω)
若保持有功功率恒定,而R和X為定值,無功功率Q愈小,則電壓損失愈小,電壓質(zhì)量就愈高。當(dāng)線路安裝容量為QC的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置后,線路的電壓損耗變?yōu)椋?br />
△U´=[PR+(Q-QC)X]/Un
可以看出:采取無功補(bǔ)償以后,線路傳輸?shù)臒o功功率變小,相應(yīng)地減少了線路電壓的損耗,提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。
無功功率對線損的影響
無功功率不僅影響配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量,而且導(dǎo)致了配電系統(tǒng)供電線損的增加。
1.線路
在農(nóng)用配電網(wǎng)中線路的年電能損耗為:△A=3RI2maxて×10-3=△Pmaxて×10-3=P2Rて×10-3/(U2COS2φ)(KWh)
式中:△Pmax----年內(nèi)線路輸送大負(fù)荷時(shí)的有功功率(KW)
Imax---裝置所通過的大負(fù)荷電流(A)
て----大負(fù)荷損耗時(shí)間(h),其值可由年負(fù)荷曲線確定。
將功率因數(shù)由COSφ1提高到COSφ2時(shí),線路中的功率損耗降低率為:
△P%=[1-(COSφ1/COSφ2)2]×100%
當(dāng)功率因數(shù)由0.7提高到0.9時(shí),線路中的功率損耗可減少39.5%。
2.變壓器
當(dāng)電壓為額定值時(shí),在農(nóng)用配電網(wǎng)中變壓器的年電能損耗為:△A=n△P0t+S2max△PKて/(nS2n)(KWh)
式中:△P0----變壓器的鐵損(KW)
△PK----變壓器的銅損(KW)
Sn----變壓器的額定容量(KVA)
Smax----變壓器的大負(fù)荷(KVA)
t----變壓器每年投入運(yùn)行的小時(shí)數(shù)(h)
n----并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺數(shù)
て----大負(fù)荷損耗時(shí)間(h),其值可由年負(fù)荷曲線確定。
由于大負(fù)荷損耗時(shí)間て與功率因數(shù)COSφ有關(guān),當(dāng)COSφ增大時(shí),輸送的無功功率減少,相應(yīng)的て值也就減少,因而電網(wǎng)損耗也就明顯降低。
實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償,不僅能改善電壓質(zhì)量,對提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也有重大作用,應(yīng)根據(jù)各種運(yùn)行方式下的網(wǎng)損來優(yōu)化運(yùn)行方式,合理調(diào)整和利用補(bǔ)償設(shè)備提高功率因數(shù)。對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí),根據(jù)電網(wǎng)中無功負(fù)荷及無功分布情況合理選擇無功補(bǔ)償容量和確定補(bǔ)償容量的分布,以進(jìn)一步降低電網(wǎng)損耗。
實(shí)際補(bǔ)償過程中,電容器容量的選擇是一個(gè)十分重要的問題,如果我們選擇的容量過小,則起不到很好的補(bǔ)償作用;如果容量選擇過大,供電回路電流的相位將超前于電壓,就會產(chǎn)生過補(bǔ)償,引起變壓器二次側(cè)電壓升高,導(dǎo)致電力線路及電容器自身的損耗增加。
無功補(bǔ)償是日常運(yùn)行中常用、有效的降損節(jié)能技術(shù)措施,無功分散補(bǔ)償更能實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡。對降低供電線損,提高配網(wǎng)供電能力,改善電壓質(zhì)量都有重大意義,所以,在配電網(wǎng)建設(shè)與改造中應(yīng)大力推廣無功補(bǔ)償技術(shù)。