水暖之家讯：【摘要】　根据我市电网的实际情况，对无功补偿的作用进行分析和研究，提出了采用不同无功补偿的技术方案，对维持电网正常的额定电压，降低损耗，提高供电质量都有不同的效果。同时重点介绍了补偿电容器的二种常用接线方式及其无功补偿容量的确定。


【关键词】　无功补偿　励磁电流　补偿容量　电容器

无功功率和有功功率一样，是保证农村电网电能质量和安全供电所不可缺少的。无功功率不足将使农村电网电压降低，损坏用电设备或使电气设备降低出力，严重时将造成电压崩溃，使供电网瓦解而引起大面积停电，给工农业生产带来巨大损失。因此，保证农村电网的无功功率显得尤其重要。


在农村电网中，发电机和高压输电线是很重要的无功功率电源。但是仅仅依靠它们所发出的无功功率远远满足不了负荷的需要。所以在农村电网中总要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能维持在额定电压下正常运行。


我市山区乡镇较多，变电站的供电范围较广且分散，农村电网负荷密度低，供电线路延伸很广，且小容量变压器占主要地位，因而造成农村电网电压降低，线路损耗较大。同时用户的配电变压器载容比又较低，经常处于半空载状态，吸收了大量的无功，而农网主要用电设备多为异步电动机，也需要较多的无功，使电网功率因数偏低(约为0.6)，电压不稳。为此，制订一个合理切实可行的补偿方案是十分必要的。


一、强化管理，改善配套设备，提高用户自然功率因数


根据我们的调查，乡镇企业和农用电动机，多数在10kW以下，负载率平均在20～50左右，长期处于“大马拉小车”的状态。这些电动机多数采用角接，平均功率因数在0.6～0.7之间，如将这些电动机采用星三角自动转换装置控制，能显著提高功率因数。角接改为星接转换后电动机负载率可提高到0.7～0.8；功率因数则可提高到0.85以上。由于电动机的铁芯有功损耗与相电压平方成正比，因此，角接改为星接运行后相线包电压由380伏降为220伏，虽然由于相包中电流增加，铜损耗也有所增加，但总有功损耗仍下降了很多。同时，也应合理选择配电变压器的容量，以降低变压器对无功的损耗。


二、采用合理的无功补偿方案提高功率因数


1、配变容量在320～560千伏安的用户，一般有配电室和数个车间，供电半径约为300米，宜采用综合补偿方案。


(1)集中补偿


将所需补偿总容量50～60%的电容器，装设于低压配电室，购置功率因数自动投切柜，既可按电压绝对值的大小，又可按功率因数的高低自动投入或切除，因而技术性能好，可达到最佳补偿。总投资约1～3万元，2年即可收回。


(2)分散成组补偿


将剩余部分电容器分散到各车间，成组接于车间动力配电箱母线上，由车间电工投切控制，使无功负荷就地平衡。


(3)个别补偿


对单台容量较大的电动机，宜采用个别补偿方式。电容器与电动机引出线并联，既可省去控制设备，减少投资，又可提高电动机启动电压，缩短启动时间。


2、配变容量在180～320千伏安的低压用户，宜用集中补偿为主，辅以车间成组补偿方案。


3、配变容量在100～180千伏安的低压用户，应采用集中补偿的方案。


这类用户，低压供电半径一般不足百米，低压网总电阻很小，负荷较集中，因此可在配电室安装功率因数自动投切柜，资力不足的用户，可采用简易式手动投切电容器组。控制电器在市场上都能买到，从安装到投运只需投资5～8千元，1年便可全部收回。


其次，除了在变压器低压侧和变电站进行无功补偿外，还可以在负荷比较集中的地方进行10kV侧的分散补偿，其容量的选择可按该线路月平均的50%选取补偿容量，然后减去低压侧补偿容量之和，则可使用线路整体的功率因数提高到0.95，其降损节能的效果将更为明显。根据98年在普宁市10kV燎原线果陇管区按上述方案所进行的无功补偿，经过10个月的运行统计，平均线损率由14.57%下降到11.02%，线损率下降24.3%；10个月供电量360万度，节电12.8万度，末端用户的电压提高了5%。


此外，农村电网中的一些中小型水电站普遍存在供水量不足，机组容量偏大，则可利用机组的宽裕容量，适当提高励磁电流，在不影响有功出力的情况下多发无功，以此提高经济效益。


三、补偿电容器的二种常用接线方式


1、低压三角形接法，采用熔断器保护，主要适用于低压补偿装置，如图(一)。但在运行中要注意的是：投入电容器组时，接触器J1延时0.1～0.5秒后再合上接触器J2；断开电容器组时，先断开接触器J2，延时0.3秒后再断开接触器J1。其优点是：可降低投入电容组时的涌流；降低操作时过电压；避免接触器触头烧毁的可能。

RD-熔断器；J1、J2接触器；


QZ-切合电阻；Fz-放电装置、


常用白炽灯；LH-电流互感器；


C-电容组，均有内部熔丝保护。


图(一)低压三角形接线的电容器组


2、高压单三角形接线，单台熔断器保护。其优点是：装置简单、经济、保护性能好而可靠。缺点是：当出现一相接地故障时，如图(二)中的b点接地时，在c端将出现一极对壳击穿，而熔断器不起保护作用，因此必须提高电容器极对壳绝缘强度，这种接线方式适用于容量不太大的10kV侧电容器补偿。


DL--熔路器；CK--串联电抗器；


FZ--放电装置，常用互感器或电抗器；


RD--快速限流式熔断器


图(二)高压三角形接线的电容器组


四、无功补偿容量的确定


1、用户补偿容量的选择


确定用户补偿容量时，应按用户历年最高负荷月平均功率因数值与国家规定值的差额部分作为补偿容量。计算式为：


QPC--所需补偿容量，千乏；


Pp--最大负荷月的平均有功负荷，千瓦；


COSΦ1--补偿前功率因数；


COSΦ2--补偿后功率因数。


2、电动机补偿容量的选择


当电动机轴负荷惯性小(如风机)时，并联电容器容量应不大于电动机空载无功容量，即


QPC--个别补偿容量，千乏；


Uc--电动机额定电压，千伏；


IO--电动机空载电流，安。


当电动机轴负荷惯性很大(如水泵)时，可按下式选择QPC(1.35～1.5)Pp。


此时补偿容量虽大于电动机空载无功容量，但因电机停止时仍有轴负载，故不会发生电容器自激过压的危险。


五、结束语


综上所述，当电压不稳定，线路损耗过大时，则需调查是否因功率因数过低所引起。而必要的无功补偿，是一项投资少、见效快，能迅速提高供电质量的有效方法。


参考文献：


1、熊森《农村电网的无功补偿和线路损耗》广东科技出版社


2、《工业企业无功负荷的合理补偿》利特瓦克


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