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电网的无功功率补偿原则与装置

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2020-12-24 06:22:48

有关电网的无功补偿的原则,电网的无功补偿装置,包括同步调相机、并联电容器和静止补偿器等三种,无功补偿的四种方式,以及无功补偿容量的确定及配置。

一、无功补偿的原则

无功补偿的总原则:全面规划,合理布局,分散补偿,就地平衡。无功补偿方式制定时,应全面分析本系统的无功电力需求量,综合比较无功补偿的经济效益与投资费用,以确定最优的补偿容量与最优的补偿方式。

我国在《电力系统电压和无功电力技术导则》中规定,无功补偿与电压调节应按以下原则进行:

1、总体平衡与局部平衡相结合,既要满足全网的总无功平衡,又要满足分支线的无功平衡;

2、电力补偿与用户补偿相结合,供电部门在电源点进行补偿与用户自身用电设备进行补偿,两者实现理想配合;

3、分散补偿与集中补偿相结合,以分散补偿为主;

4、降损与调压相结合,以降损为主。

二、无功补偿装置

从目前国内外无功补偿装置的应用情况看,无功补偿装置主要有同步调相机、并联电容器和静止补偿器等三种。

1、同步调相机

同步调相机相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时,它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用,能提高系统电压;在欠励磁运行时,它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用,可降低系统电压。由于实际运行的需要和对稳定性的要求,欠励磁最大容量只有过励磁容量的(50%~65%。

装有自动励磁调节装置的同步调相机,能根据装设地点电压的数值平滑改变输出(或吸取)的无功功率,进行电压调节。特别是有强行励磁装置时,在系统故障情况下,还能调整系统的电压,有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械,运行维护比较复杂。它的有功功率损耗较大,在满负荷时约为额定容量的(1.5%~5%,容量越小,百分值越大。小容量的调相机每千伏安容量的投资费用也较大。

故同步调相机宜大容量集中使用,容量小于5 MVA的一般不装设。

在我国,同步调相机常安装在枢纽变电所,以便平滑调节电压和提高系统稳定性。

2、静止电容器

静止电容器的结构比较简单,装设容量可大可小,而且既可集中使用,又可分散装设来就地供应无功功率,以降低网络的电能损耗。静止电容器的优点是经济、灵活、损耗低、安装维护方便。为了在运行中调节电容器的功率,可将电容器连接成若干组,根据负荷的变化,分组投入或切除,可控硅投切型电容器补偿装置就可以实现补偿功率的调节。

3、静止补偿器

静止补偿器是近年来发展起来的一种动态无功功率补偿装置。它是将电力电容器与电抗器并联起来使用,电容器可发出无功功率,电抗器可吸收无功功率,两者结合起来,再配以适当的调节装置,就成为能够平滑地改变输出(或吸收)无功功率的静止补偿器。

静止补偿器有四种不同类型,即可控饱和电抗器型,自饱和电抗器型,可控硅控制电抗器型,以及可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型静止补偿器。

电压变化时,静止补偿器能快速地、平滑地调节无功功率,以满足动态无功补偿的需要。

与同步调相机比较,运行维护简单,功率损耗较小,能作到分相补偿以适应不平衡的负荷变化,对于冲击负荷也有较强的适应性,在我国电力系统中它将得到日益广泛的应用。

四、无功补偿方式

无功补偿就其补偿方式来说分为高压补偿和低压补偿。高压补偿通常是在变电所高压侧进行,仅能补偿补偿点前端的无功功率,对补偿点后的线路和负载的无功功率起不到补偿作用;低压补偿可直接补偿配电线路和负载的无功功率,补偿效果较为理想。

1、高压补偿

高压无功补偿装置广泛地采用高压并联电容器,装设在变电站变压器的低压侧,作用是对电网无功进行补偿,改善电网的功率因数,提高变电所的母线电压,补偿变电所主变压器和高压线路的无功损耗,充分发挥供电设备的效率。因此应根据负荷的增长,安排、设计好变电所的无功补偿容量,运行中在保证电压合格和无功补偿效果最佳的情况下,尽可能使电容器投切开关的操作次数减少。

2、低压补偿

低压补偿方式有三种:集中补偿、分散补偿和就地补偿。

3、集中补偿

集中补偿是将电容器装设在用户专用变电所或配电室的低压母线上,对无功进行统一补偿。这种补偿方式比较适合在负荷集中、离变电所较近,无功补偿容量较大的场合。

集中补偿的优点是:①可以就地补偿变压器的无功功率损耗。由于减少了变压器的无功电流,相应地减少了变压器的容量,也就是说,可以增加变压器所带的有功负荷。②可以补偿变电所母线、变压器和受电线路的功率损耗,节约能源。③当负荷变化时,能对母线电压起一定的调节作用,从而改善电压质量。④便于管理、维护、操作及集中控制。

缺点是:它只能减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所造成的损耗,而不能减少用户内部通过低压线路向用电设备输送无功功率所造成的损耗。

集中补偿一般按提高功率因数的需要确定补偿容量。

4、分散补偿

分散补偿是将电容器组按低压配电网的无功负荷分布分组装设在相应的母线上,或者直接与低压干线相联接,形成低压电网内部的多组分散补偿方式,适合负荷比较分散的补偿场合。

分散补偿的优点:①对负荷比较分散的电力用户,有利于无功进行分区控制,实现无功负荷就地平衡,减少配电网络和配电变压器中无功电流的损耗和电压损失,使线损显著降低;②在负载不变的条件下,可增加网络的输出容量;③补偿方式灵活,易于控制。

分散补偿的缺点是:如果装设的电容器无法分组,则补偿容量无法调整,运行中可能出现过补偿或欠补偿;(电工技术之家 www.dgjs123.com)补偿设备的利用率较集中补偿方式低;安装分散,维护管理比较不方便。

通常分散补偿容量计算与集中补偿一样。

5、就地补偿

这种方法是就地补偿用电设备(主要是电动机)所消耗的无功功率,将电容器组直接装设在用电设备旁边,与用电设备的供电回路并联,以提高用电系统的功率因数,从而获得明显的降损效益。

就地补偿的优点是:无功电流仅仅与附近的用电设备相互交换,不流向网络其它点,在网络中无功电流的无功损耗和电压损耗小,既对系统补偿,也对用户内部无功损耗补偿,大大减少了电能损失,被补偿网络运行最经济;在配电设备不变的情况下,可增加网络的供电容量,导线截面可相应减小;适应性好,既可三相补偿,对容量较大的电动机个别补偿,也可进行两相、单相补偿,并且单台补偿装置的容量较小,电容器投切冲击电流小,对于宾馆、大楼等无功补偿特别适合。

就地补偿的缺点:对于电网内公用负荷,与集中补偿和分散补偿相比,补偿相同容量的无功负荷所需的补偿电容器总容量和补偿装置总数量增加,投资较大,补偿装置利用率较低。

补偿容量按国家标准GB 50052-1995《供配电系统设计规范》第5.0.10条规定:“接在电动机控制设备侧电容器的额定电流,不应超过电动机励磁电流的0.9倍,其馈电线截面和过电流保护装置的整定值,应按电动机-电容器组的电流确定。”

四、无功补偿容量的确定及配置

1、变电所

变电所安装电容器,其主要作用是补偿变压器的无功损耗及配电线路前段的无功负荷及无功损耗,同时可以进行调压。变电所电容器的补偿容量按主变压器额定容量的10%~15%来配置,根据变电所的负荷性质和运行方式和调压要求,确定合理的无功补偿容量。

2、配电线路

配电线路是电力网的重要组成部分,配电线路上电容器容量的确定,应按最大限度地降低无功损耗的原则来考虑,要根据无功负荷情况采取分散补偿的方式进行补偿。

3、电力用户

各用户应按《国家电力公司农村电网电压质量和无功电力管理办法》中对功率因数的要求来确定补偿容量,或按经济功率因数值来确定补偿容量。

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