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低压无功功率补偿装置的设计与运用
浏览: 发布日期:2017-09-29

  管理的概念在各大企业中得到了广泛的关注,“用电安全、用电质量、用电经济”深入,无功功率补偿作为电能质量管理的重要组成部分,也成为了广大电力人研究的方向。国家对于无功功率不达标的企业更加是使用了铁腕政策,力率电费也成为了一些用电企业的负担。本文针对此种情况,对低压无功功率补偿装置的设计与选型进行了阐述与分析,并举例说明了低压无功功率装置在现场的运行与应用。

  有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。

  举个实例来说,电动机需要建立和维持旋转,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生,在二次线圈出电压。

  因此,无功功率不是无用功率,它在电力系统中占据了一个重要的。没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。

  低压无功功率补偿装置,在电力供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数,降低供电变压器及输送线的损耗,提高供电效率,改善供电。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的。合理的选择低压无功功率补偿装置,可以最大限度的减少网络的损耗,使用户用电质量提高。反之,不合理地选择或者使用方法不当,也有可能会造成供电系统电压波动、闪变、谐波放大等多种不可控的因素。

  从功率三角形可以看出,用户的变压器容量(S)是固定的,如果用户的设备需要的无功功率(Q)过大,就会使有功功率(P)的出力减少。这不仅会使得使用电设备不能正常工作,还可能造成线过载导致设备损坏,此时,就需要对电力系统进行无功功率补偿。

  如图1所示,在进行无功功率补偿前,负载的无功功率、有功功率均通过变压器来自于电网,就会导致电网的功率因数降低,电能质量下降,用电效率差。

  图2对设备进行了无功功率的补偿,此时设备的有功功率通过变压器来自于电网,而无功功率取们的无功补偿设备。假设设备的无功功率均从无功补偿设备提取,此时,从电网侧来看,无功功率(Q)为0,此时的视在功率(S)等于有功功率(P),功率因数为1。此时电网的供电效率是最高的,此种情况虽然为理想状态,但在实际运营过程中,只要补偿得当,月平均功率因数达到0.95以上是没有问题的

  一般来说,使用无功补偿装置来提高功率因数的意义体现在两个方面:一是可以减少输电线上的功率损失;二是可以充分发挥电力设备(如电机、变压器等)的潜力。因为用电电器总是在一定电压和一定有功功率下工作,如果功率因数较低,就要用较大的电流来保障用电器正常工作,输电电流变大,导致线损耗增加。此外,任何电力设备工作时总是工作在一定的额定电压与额定电流内,超过额定电压值,会设备的绝缘性能;工作电流超过额定值,会使内部温升过高,从而降低了设备的使用寿命。对于一些发电设备而言,功率因数的提高能大大增加效率,例如:一台发电机容量为1500kW,当电力系统的功率因数由0.6上升至0.8时,就可以使实际发电能力提高到3000kW。

  无功补偿的经济效益主要体现在力率电费,力率电费=有功电量×电价×力率电费调整系数。力率电费调整系数根据功率因数的值查表获得。不同基准的力率电费调整系数表见表1和表2。

  国家对标准值也做出了,凡需变压器容量100kVA及以上10kV供电的用户应进行功率因数考核,具体标准如下:

  举个例子:某变压器用户的变压器容量为160kVA,采用低压计量,某月改用户消耗有功电量为25000kWH,无功电量为27000kWH,假设电费为0.68元/度。通过调研资料,该变压器的有功变损为1036kWH,无功变损为3790kWH,所以该用户共消耗有功电量26036kWH,消耗无功电量为30790kWH,通过功率三角形或查表可知该用户的功率因数为0.65。通过查表可知该用户力率电费调整系数为+15%,共需收取实际消耗电费25000×0.68为17000元,需加收的力率电费为25000×0.68×0.15为2550元,总计为19550元。

  现通过无功功率补偿为该用户将功率因数从0.65提高到0.95,通过查表可知该用户力率电费调整系数为-0.75%,共需收取实际消耗电费25000×0.68为17000元,需加收的力率电费为25000×0.68×(-0.0075)为-127.5元,总计为16872.5元。

  从例子中大家可以看出,通过无功补偿能为企业产生很大的经济效益,一般10个月到一年即可收回装备成本,为企业创造收入。

  新建项目由于现场参数无法确定,为了方便进行快速选型,首先将行业进行分类,各行业所属类别如下表(

  项目一般都需要去现场进行实地测量,根据现场的实际情况,配置相应的无功补偿方案,需测量的要点包括:有功功率、无功功率、视在功率、实际功率因数、目标功率因数、负载状况、电网背景等。其无功补偿装置的容量可通过实际测量后计算获得,以那个例子来说,假设补偿前用户变压器为满载状态,该用户变压器容量为160kVA,功率因数为0.65,目标功率因数为0.95,计算如下:

  现在,市面上的低压无功功率补偿装置基本上都采取整柜的方式,基本上都属于“一锤子买卖”虽然能够满足用户现场的补偿要求,但在补偿后的、容量拓展等方面十分的不便,在用户需要进行时需要更换整柜,十分困难。图3为一种无功补偿模块,将一套无功补偿回,包含:电容、电抗、晶闸管投切开关、熔断器、二次回整合在一个模块中,在实际使用中,模块与模块之间相互,互不干扰,在使用中可以按模块进行容量增减与。 图3无功补偿模块

  工程地址:江苏红柳床单有限企业项目地址位于美丽富饶的江苏省无锡市江阴市,北枕长江,南近太湖,东接常熟、张家港,西连常州,地处苏锡常“金三角”几何中心,交通枢纽便利。平均海拔6米左右,全年温度条件较好,四季分明。江苏红柳床单有限企业占地面积15万平方米,建筑面积12万平方米,该项目共采购了我司2台无功补偿柜和1台有源滤波柜。针对无功补偿,测量了1#变压器出线,现场配电系统谐波源主要是变频器和开关电源,谐波频次为3次、5次、7次、11次是典型的6n±1次特性谐波,通过ANAPF有源滤波器进行治理,电容器。测量示意如图5:(黑圈为测量点)。

  由于考虑到实际补偿容量与标称补偿容量的区别,考虑到现场只能安顿深度为800mm的柜子,所以选择配置一台350kvar主柜和一台350kvar辅柜,共700kvar。

  本文从低压无功功率补偿装置的基本常识、选型参数、经济效益、实例设计等方面对低压无功功率补偿装置的设计与选型进行了阐述。提出了模块式低压无功功率补偿装置的新思。合理地配置低压无功功率补偿装置不仅能为降低线损、提高设备寿命与运行效率,更能够为企业减少力率罚款,获得电费励,直观的创造经济效益。

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