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10kV配电网电压补偿技术探讨

 论文栏目:能源与动力工程    更新时间:2013-10-15 10:51   

  摘要:随着我国经济和城市化建设步伐的快速发展及城乡居民生活水平的提高,家庭用电量也直线上升,10kV配网供电在人们的生产生活中得到广泛的使用,但在10kV配电网中,受各种因素的影响,常常会引起大量无功功率,降低了系统的功率因素,造成大量的线路电路电压增加,严重影响着电力企业的供电质量与经济效益。 
  关键词:10kV配电网;无功补偿;补偿技术;集中补偿 
  1 概述 
  在我国把电压等级小于等于110kV的系统定义为配电网,配电网是由电缆、配电变压器、无功补偿电容、杆塔、隔离开关、架空线路及其附属设施等组成,它在电力网中负责对电能进行分配。配电网是电力系统发电、输电和配电三大系统之一。 
  质量达标的电压应该在供电电压波动、电压闪变、电压偏移、三相电压不对称度和谐波含量等方面满足有关国家标准的规定。电压的偏移不但会影响用电设备的正常工作,而且对电力系统本身也有不利影响。例如电压降低,会使电力网络中的功率损耗和能量损耗变大,过低的电压还会对整个电力系统运行的稳定性产生破坏性的影响,最终导致电力系统崩溃,使配电网发生大面积停电事故。如果电压过高,电力设备的绝缘会受到损害,在超高压网络中还将增加电晕损耗等恶性事故发生。 
  我们通过技术改造可使无功功率低于标准要求的功率因数,以达到节约电能的目的。通过探究配电网中无功补偿的作用和补偿容量的选择方法,提出了采用无功补偿技术提高用电设备和低压电网的功率因数已经成为节能高效的一项重要举措。一般从提高自然功率因数和提高功率因数补偿法两个方面采取措施来提高功率因数降低无功功率。通过采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率来用提高其功率因数方法就被称为提高功率因数补偿法。比较常用的补偿方法之一:同步调相机补偿法;方法之二:同步电机补偿;方法之三:移相电容器补偿。移相电容器作为一种投资省、见效快、维护方便的无功电源低压电网被广泛应用来提高功率因数。移向电容补偿器有自动投切电容器的动态补偿和固定电容器补偿以及两者混合补偿等补偿方式。 
  2 无功补偿的概念及其作用 
  为了更加深刻地了解无功补偿,我们首先要清楚有功功率的概念,所谓有功功率就是为了保证用电设备的正常运行的电功率,将电能转化为热能、光能和机械能等其他能量的电功率。而无功功率就是电路中磁场和电场的相互转换,用在电气设备中磁场维持的电功率。不同于有功功率,只要是电磁线圈的设备,想要建立磁场,无功功率是不可避免的。我们在10kV配电网中所消耗的无功功率,同时也会对供电以及用电产生很多不利影响,例如: 
  (1)无功功率会使电压损失增大。 
  (2)无功功率会使输变电设备的供电能力大大的 
  降低。 
  (3)当需要的有功功率一定时,由于无功功率的输送会引起有功功率的大量损耗,无功功率越大则用电网络中的功率损失同样也越大。 
  (4)无功功率也会使发电机的有功功率输出降低。因此提高系统的供电能力,改善功率系数,保证供电和用电系统在高效益的状态下安全运行,对供电电网和设备进行无功补偿都非常有必要。 
  3 无功补偿中的原理以及原则 
  无功补偿中的原理及其原则从配电网无功功率消耗的基本状况可以看出输配电设备和各级网络都要消耗一定数量的无功功率特别是低压配电网。为了最大限度地降低无功功率的传输损耗并极大提高输配电设备的效率,无功补偿设备的配置应遵循以下五点原则: 
  (1)遵循电力部门补偿与配电网用户补偿相互结合的基本原则。在配电网中用户消耗的无功功率约占总体50%~60%左右。而剩余的无功功率在配电网中被消耗,为此要尽可能地根据实际情况实现就地平衡等原则。用户和电力部门应按照配电网线路具体情况共同进行补偿来尽量减少无功功率在网络中的输送。 
  (2)遵循总体平衡与局部平衡相互结合并且以局部平衡为主的原则。只有保证了整个电网、各个分线和各个分站无功功率的平衡,才能实现配电网无功功率的平衡。无功电源的不合理布局会产生无功功率不足以及变压站或者线路电压降低等诸多问题。不仅如此,无功电源的布局不合理会使局部的无功功率失去原有的平衡,导致变压站或者线路的无功功率过多,为了恢复原有的平衡,我们只有通过线网输出过剩的无功功率。无功功率的不平衡将引起无功功率远距离输送和交换,使电能和功率的损耗明显 
  增加。 
  (3)遵循集中补偿与分散补偿相结合以变电站集中补偿为主的原则。分散补偿指的是在网络中分散的负荷区如配电变压器、用户的用电设备以及配电线路等进行的无功补偿。集中补偿是在变电所设置的有较大容量的补偿电容器。集中补偿主要是为了使供电网络的无功损耗降低而补偿主变压器本身的无功损耗以及降低变电所及其以上的输电线路的无功电力。集中补偿能够提高配电网的功率 
  因数。 
  (4)遵循就地补偿的原则。因为就地补偿把电容器和用电设备直接并联形成直接放电模式,所以就地补偿技术使用时不需要额外把放电装置安装在电容器上,在生产运行上,用电设备所需要的无功补偿直接由电容器提供,使能量交换中的距离大大减小,保证了电流在一定的电流量上,大大减少了配电线的损伤问题。这种补偿方式降低了经济成本投入,让电流在瞬时分解。此外,由于负载冲击而导致或引起的低压网的网压波动等等问题,是高压补偿所不能解决的问题,但就地补偿却能够解决这一问题。进行就地补偿后可以通过减少供配电系统的实际输出容量来增加低压变压器的供电能力来保证了设备运行的平稳性。但是凡事有利必有弊,就地补偿也存在着操作电容器的频率过高使电流电容器损坏几率变大的弊端,因为存在着空气污染等若干因素而电容器未得到及时维护和保养常会出现这种情况。极大地缩短了电容器的寿命。 
  (5)低压分散无功补偿原则。低压分散无功补偿在配电网变压器的低压侧输电线路中,使用电容器对固定的容量进行分散补偿,低压分散补偿这种方式可以提高供电的能力,解决固定补偿时大容量所造成的过大涌流量等问题,达到了我们节能降耗的初衷。不同于别的补偿方式,配电网进行低负荷工作时,我们可以手动或者自动地停运数组,有效地避免了因出现补偿过多而使配电网用户的电器设备损坏等问题,更为重要的是,这种补偿方式投资额相对较少,经济效益突出。同样,低压分散无功补偿也或多或少地存在一些问题,我们现在电容投切都依靠人工完成,不可避免地就会出现投切不准确、不及时、补偿量进行投切的量不合适的情况,出现补偿过多或者过少的问题。目前投切控制方式可分为三相共补和三相分补。三相共补是根据三相总的无功需求来投切电容器组。在这里电容器接法是一个三角形。控制方式包括三相共补的两相控制方式和三相分补的三相控制方式。10kV配电网集中补偿的方式是与电容器进行并联,而且只增大变压器和10kV及其上一级的电压等级线路的功率因数,10kV配电网的首端功率因数将不能起到补偿作用,也无法解决配电网线损等一系列问题。若想要低压补偿方式进行配网,尽量选择无功补偿的装置进行分散的补偿,通过对无功负荷的选择,筛选出合适的补偿容量,以便获得最大的经济效益。 
  参考文献 
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