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供配电系统中无功补偿电容器的最佳配置

编辑:广州茗杨电气设备制造有限公司  字号:
摘要:供配电系统中无功补偿电容器的最佳配置
提高供配电系统的功率因数首先可以充分利用电源设备容量,提高发电、变电设备利用率,其次可以减少供电线路和用电设备的电能损耗及电压损耗,从而起到节约电能和稳定输配电电压的作用。

无功补偿的主要手段是采用同步补偿机或电力电容器。与同步补偿机相比,因并联电容器无旋转部分,且具有安装简易,运行维护方便,有功损耗小及组装灵活、扩容方便等优点,因此,在供配电系统中应用最为普遍。

由于配电网中不同地点的无功负荷和线路电阻不同,在不同地点装置电容器所产生的效果也不同,即使同一地点装置电容器的效果也是随补偿容量的增加而减小。在供配电系统中,如何取得无功补偿的最佳经济效果,是配置电容器时应研究的问题。

1放射形配电网中电容器的最佳配置

有n条配电线的10 kV放射形配电网如图1所示。补偿前,各配电线的负荷分别为P,Q,P,Q:,…,P,Q,各配电线的等效电阻为R、R。…R。现需把总容量为ΣQ 的电容器配置于各配电线,并使其取得最大降损效果。

当系统有功潮流ΣP、P 不变时,各配线和系统的有功功率损耗只随无功潮流变化而变化。因此,只要把所需配置的ΣQ 容量的电容器合理地配置给n条配电线,就能使整个配电系统的有功损耗最小,即使补偿后系统的有功损耗Σap;对Q 的一次导数才能取得最大降损效果。

综上所述,在放射形配电系统中实行电容器最佳配置的条件是,经过补偿使整个配电系统具有相等的无功功率经济当量。

若在用上述方法计算某些线路的Q 时出现负值,则表明这些线路原来的无功功率经济当量小于该配电网补偿后的无功功率经济当量,不需再装补偿电容器。

2实例证明

现拟在该放射形配电网上安装3 500 kvar电容器,试求最佳配置时各配电线应装置的电容器容量。

验算补偿后各配电线及全网的无功经济当量,得各配电线及全网的无功经济当量均为20.52×10~kW/kvar。

由该例的结果进一步表明,放射形电网实现电容器最佳配置的条件是,使各配电线通过补偿后达到无功经济当量相等。

3配电线中电容器的最佳配置

当已知某配电线应装电容器容量后,在该配电线的各支线间同样存在电容器最佳配置的问题。

配电线的主干线与支线的连接点称为结点,若把每一结点视为母线,则上述原则均适用于配电线的每一结点。

计算时,应按下述程序进行:

(1)首先,计算干线各段的无功潮流,0l2,Q23…;

(2)计算各结点的等值电阻并按由最后一个结点向前的顺序逐个计算;

(3)对于每一支线中应分配电容器的容量,按由第一个支线向后的顺序逐个计算。如计算中得某支线的0为负值,表明该支线不需安装电容器,则取该点的Q=0,然而再对下一支线进行计算。

总之,无论是放射形配电网各配电线问,还是一条配电线各支线问,无功补偿的最佳配置条件是:使各配电线(或支线)的无功经济当量趋于相等,而不是使各条线路都补偿到同一功率因数值。

但无功补偿经济当量,是指由于减少无功功率而降低的有功功率损耗值与无功功率减少值的比值,也就是输送的无功功率减少1 kvar时所减少有功功率的损耗值kW。在实施电网无功补偿时,补偿后的无功经济当量将随补偿容量的增大而下降,使功率因数的经济效应受到一定的影响

如线路有功功率损耗:

当Q>△Q时,c一2CP;当Q△p时,c 一CP,即C 1/2C,也即当补偿容量愈大时,其对减少有功功率损耗的作用将变小,补偿装置使功率因数提高后的经济效果降低。因此,为避免过补偿造成无功倒流,应取补偿容量小于该段无功功率为附加条件,即Q

4结语

由于配电网中不同地点的无功负荷和线路电阻不同,在不同地点装置电器可产生的效果也不同,即使同一地点装置电容器的效果也是随补偿容量的增加而减少。对此研究分析表明,无论是放射形配电网各配电线间,还是一条配电线各支线向无工补偿的最佳配置条件是,使各配电线(或支线)的无功经济当量趋于相等。

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