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        0.4kV低壓電網無功補償方式

        發布時間:2021-01-15    訪問:492

        隨著低壓用電客戶數量的不斷增多,低壓配網的服務面積也不斷拓展,為了確保配網高效、安全運行,保證其運行的經濟效益,有必要采用無功補償方式,從而提高供電服務水平。然而,無功補償的關鍵是選好補償方式,科學地計算補償容量,而且還要保證預期的補償經濟效益。

        一、0.4kV低壓電網無功補償方式

        1 線路補償

        此補償方法簡單說就是把戶外并聯電容器設置于架空線,通過這種方式來優化電網,提升其功率因數,最終能夠降損降耗、并提高電壓水平。此補償方法通常適合10kV電網系統,目前尚未在0.4kV配網系統得到普及。該補償方式的運用需要一定的要求和條件的限制,這是因為并聯電容器距離變電站較遠,為保護的配置帶來困難,而且此補償方式對外界環境、條件等較為敏感,從而帶來一系列問題。具體實施需要達到下面要求:

        (1)控制補償點數量

        通常來說,多點補償會隨著補償點數量的增多,成本對應上升,主要包括安裝、維修等成本。因此,盡量控制補償點數量,或者選擇單點補償。

        (2)簡化控制模式

        線路補償盡量避免分組投切,因為這其中涉及到互感器的設置,需要更多的資金投入,后期維修工作繁重,而且會干擾電容器的安全運轉。

        (3)合理選擇補償容量

        必須把握好補償容量,超出合理范圍,會造成補償浪費問題,特別是當配網處于輕載狀態下,此問題會更明顯。而且由于桿塔的承受能力有一定的限制,所設電容器過多,會影響其自身的安全運行。而且要確保接線方式簡化、明了,最佳接線模式為各個相路僅安裝一個電容器,這樣才能有效防范故障問題。而且也要盡量簡化保護模式,通常來說在過電流保護方面可以選擇熔絲法。

        (4)諧波防范問題

        電容器被科學設置與安裝后,必須重視諧波的防范,控制諧振問題的出現。

        本文所指的配網無功補償主要面向0.4kV低壓配網,具體是對該線路中各個用戶的負荷需求來說的。行內研究者對線路補償方式做出了特定研究,分析了其優勢、劣勢,并提供了具體的容量計算方法。其優勢具體體現為:成本低、回收快、簡單易操作、方便維修、補償效率高、補償能力強、靈活度高等,更加能夠滿足低功率因數、重負荷的距離較大的配網線路,其缺陷體現在:負荷處于動態波動狀態,因為此方式具有穩定、固定等特征,其靈活性較差,適應性也不強。特別是遇到高負載情況時,無法達到預期的補償效果。

        2 就地補償

        就低補償是一種常見的無功補償方式,也適用于0.4kV低壓配網。該補償處在低壓配網尾部負載的位置,能夠為負載供應對應的無功功率,以此來控制0.4kV配網的無功流量,達到節能降損的目的?,F階段,隨著城市化進程的加快,用電客戶不斷增多、用電范圍持續擴大,用電量也持續上升。這無疑加劇了相關生產制造企業、生活區等對無功功率補償的需求量??梢圆捎米詈唵蔚慕拥匮a償方法,也就是直接針對用戶末端實施補償,不僅能達到節能降損的目標,也能確保配網的電壓合格。

        此補償方法的優勢體現在:有效控制線損率,控制電壓的損耗,提升電壓水平,確保電壓質量。為用戶提供更加高質量的供電服務,確保其用電設備的安全運轉,同時能有效釋放系統能量,保證供電質量。與此對應的劣勢為:一般參照配電變壓器低壓端最大無功功率來選擇選取補償容量大小,然而,由于負荷不穩定,長期處于波動狀態,在各個時間段電容器可能處于空載狀態,從而導致補償的浪費。

        (1)科學定位

        補償的定位是前提和關鍵,普通的居民區,一般將其安裝在幾大配電箱進線的位置,具體囊括的空間位置為:居民樓總配電箱、樓梯單元以及專門用戶的配電箱。通常來說,一個用戶的負荷<6kW,無功需求處于動態變化狀態,投切短促且頻繁。要參照線路終端總容量來優選補償點。

        (2)特別注意

        由于終端無功補償較為特殊,例如:線路尾部負荷變化范圍大,基荷占據小比重,隨著季節、人們活動等的變化,負荷變化也較大,而且負荷容量也相對小,分布不集中,為功率因數的確定帶來困難。而且終端補償通??臻g有限,缺少專門維護,補償設備要參照電氣設備來選型、投入,問題顯然存在。

        二、補償容量的合理計算與選擇

        1 電容器補償容量的計算

        所謂的功率因數等于有功功率同視在功率的比值,P/S該比值增大,意味著用電設備高效工作,電能得到徹底、有效運用,可見功率因數變大的優勢,其合理的數值范圍應該在0.90~0.99,但不能無限趨向1,因為這時候對補償電容器提出更高要求,需要增加投資。具體通過以下公式計算:Qc=anPjs(tgΦ1-tgΦ2)

        2 補償容量的最佳計算

        (1)無功經濟當量

        主要指的是在電力系統某個部位,每提升或降低1kVAr無功功率將導致的有功功率損耗的變化,也會對應形成一定的數量值。所以,實際的無功補償后,無功經濟當量會利用以下公式計算:

        c1=dΔP/dQ|Q=Q1=2Q1R×10-3/U2

        c2=dΔP/dQ|Q-Q1-Qc=2(Q1-Qc)R×10-3/U2

        C1、C2分別代表補償前與后的無功經濟當量。從上面的公式能夠看出,電網各處各個量之間的關系,其中無功經濟當量同無功功率、電網電阻呈正相關,然而,補償效益卻會因為補償容量的上升對應下降,這些關系都需要重點關注。

        (2)無功補償當量

        當配網某點設置無功補償容量Qc時,單位補償容量會導致有功損耗下降,其中的下降量就是無功補償當量。

        (3)二者的整合計算

        此系統中第n段其電阻設為Rn,其無功功率:Qn1,則能夠很輕松計算出第n段末端補償之前與補償后各自無功經濟當量值與補償當量值,具體用以下公式表示:

        因此,電網某一點發生無功補償后,其有功損耗的減少量則等于位于此點之前的不同段的有功損耗減少量的合計數量,具體通過以下公式表示:

        三、無功補償的效益分析

        1 臨界補償容量

        配網系統某點CN1>Ccr,意味著此點能夠進行補償,然而,經過補償,對應的無功經濟當量會下降,達到CN2,對此要形成新的條件,那就是確保CN2>Ccr,對應得出經濟當量公式,以基準電壓為依據進行計算,最終得出以下式子:

        通過分析上面的公式,可以得出,對電網某點進行補償時,要想受到理想的效益,就應該確保實際的補償容量在臨界補償容量以下,這樣才能確保補償成本產生效益。

        2 無功臨界當量

        無功補償能夠創造良好效益,例如:控制有功損耗,得到預期的經濟收獲。但是無功補償的實施也涉及到成本問題,能否確保成本在有限時間內兌現成果,值得深入分析,無功補償過后,以年為單位能夠節省的電能費用:

        其中,α代表電能價格,θ%代表每一年度補償設備的投運效率,這其中還要將設備折舊、維修等費用納入考慮范圍。

        經過一系列的計算、分析得出:要想確保無功補償收到良好的收益,實現成本的有效回收,就應該確保被補償點,沒有被正式補償前,其無功經濟當量大于無功臨界當量,如果前者小于后者,則將導致補償失去價值和意義,會耗費更多的經濟成本。

        結語

        經過對0.4kV低壓配網無功補償模式的分析與討論能夠得出,實際的電網系統補償方式的確定需要參照配網系統的具體狀況、實際特征等來對應優選補償模式,任何一種補償方式都具有一定的優勢和劣勢,同時,也要科學地計算補償容量,要本著成本投資回報的原則來進行補償容量控制。

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