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变压器低压侧无功补偿容量的选择

变压器低压侧无功补偿容量的选择

电网改造中,在配电变压器的低压侧可以安装一个一定容量的补偿电容器,这个电容器可以起到无功补偿的作用,不仅可以提高电网的功率因数,减少电网中电能的损耗,还可以增强供电能力,起到了无功补偿的作用。
  就目前的观点来看,有人认为安装的配电变压器容量的补偿容量比较小,不能完全补偿低压侧所有的无功负荷。笔者以为,这种观点是一种误解。因为配变低压侧无功补偿,仅仅是用来减少变压器自身或者配电网方面的功率损耗的,它并不能减少向负荷输送的无功功率,这是因为向负荷输送的无功功率要经过低压线路的电抗或电阻,因此,配电线路上的功率损耗并不能减少。根据以上分析,配电低压侧的无功补偿容量的选择是无用过大的,过大反而是一种浪费。并起不到多大作用。采取用户端就地补偿和配变低压侧补偿组合的方式无疑是最佳的结合方式。
1、节电原理分析
在电网中,发电机、变压器等电力负荷基本都属于感性负荷,这些设备在运行的时候是需要无功功率的。如果在电网中安装无功补偿设备,就等于给这些感性负荷提供了它们所消耗的无功功率,减少了电网向这些感性负荷提供无功功率,降低了线路和变压器等设备在输送电能过程中的损耗。
2、无功补偿的意义及具体实现方式
      2.1就无功补偿的意义而言,笔者以为可以从以下几个方面阐述:
⑴对无功功率进行补偿后,电网中的有功功率的比例常数无疑得到了提高;
⑵电网中,进行无功补偿后,减少了相关的投资成本,减少了发电、供电设备的设计容量。特别是对改建或者新建的工程项目,可以考虑采用无功补偿的办法,减少其设计容量,达到投资成本的控制问题;
⑶在电网中进行无功补偿后,可以减低线路中的线损。因为无功补偿后,可以提高电网中的功率因数,这样的结果是电网中的线损率也得到了控制,提高了电网中有功功率的比例常数,这可以直接影响到供电企业的经济问题。
2.2电网中,比较常用的无功补偿方式可以概括为以下几种方式:

(1)集中补偿的方式:集中补偿的方式主要是在配电线路中安装相应的并联电容器组,达到无功补偿的目的;
(2)分组补偿的方式:分组补偿的方式主要是在用户车间配电屏和配电变压器低压侧安装并联补偿电容器,达到无功补偿的目的;
(3)单台电动机就地补偿的方式:在单台电动机处安装相应的并联电容器。
根据笔者的具体经验,无功补偿容量在确定的时候,有以下两点注意事项:
(1)为了避免造成倒送无功功率造成功率损耗的增加,一定要避免过补偿的现象,尤其是在轻负荷的情况下,过补偿是不能出现的,过补偿是一种不经济的做法;

(2)在一般情况下,功率因数越高,补偿容量所能降小的损耗将随之变小,因此,功率因数提高至0.95是一种比较合理的补偿方式。

2.3具体实现方式探讨

在电网中,设计并联连接电路,将具有容性功率负荷的设备与具有感性功率负荷的装置并联在同一电路中,使得能量可以在这两种负荷之间实现交换,已达到感性功率负荷的无功功率由容性负荷的无功功率相互补偿的目的。具体的补偿容量可以通过下面的公式计算所得:

tgΦ1=√1-cos2Φ1/cosΦ1

tgΦ√1-cos2Φ/cosΦ

Qk=p(tgΦ1-tgΦ)(kvar)

式中:cosφ1、cosφ的意义如前所述;

Qk:-所需补偿容量(kvar);

p-线路总功率(KW)。

3、配电变压器无功补偿容量的选择分析

配变低压侧补偿容量过大不但不经济,而且还会造成过补偿,造成经济上的浪费。一般的过补偿容易发生在变压器空载运行或者电网中负荷较轻的情况。过补偿可使得功率因数角超前、电源电压升高或者出现无功功率向电力系统倒送的情况。功率因数角超前具有一下坏处:
(1)功率因数角超前可以减少电源的有功出力,所以电源与电容器之间仍有无功功率的交换情况;
(2)功率因数角超前,电网中传输容性无功功率的现象仍然会造成电网中有功功率的损耗;
(3)功率因数角超前可以造成无为的投资,造成投资成本的浪费。

配变低压侧的补偿容量过大,还会造成以下损失:当配变低压侧的补偿容量过大时,如果出现电源缺相的情况,有可能发生铁磁谐振过压,造成电容器或者变压器的烧毁现象。这不但造成投资的浪费,而且对设备的安全运行埋下了隐患。为了有效防止配变低压侧无功功率补偿现象的发生,其补偿容量不能超过配变的无功功率,这是配变低压侧无功补偿的原则。

变压器总的无功功率b=Qb0+QbH(S/Se)2

Qb=[I0%/100+Ud%/100(S/Se)2]Se

式中b0-变压器空载无功功率,kvar;

QbH-变压器满载无功功率,kvar;

I0%-变压器空载电流百分数

Ud%-变压器短路电压百分数;

S-变压器实际负荷,kVA;

Se-变压器额定容量,kVA。

在应用过程中,为方便起见,将变压器负载时总无功功率与额定容量之比的百分数称作ΔQb。则满负载时:

ΔQb%=Qb/Se100%=I0%+Ud%

4、结论
通过对无功补偿的节电原理及对变压器低压侧无功补偿容量的选择进行分析探讨,可以得出:在配变低压侧进行无功补偿时,补偿容量的选择是不能过大的。在具体实行补偿时,将用户端就地补偿与配变低压侧补偿相结合的补偿方式,不仅可以提高功率因数,而且可以减少低压线路损耗,无疑是取得最佳的经济效益的最佳途径。
宝剑锋从磨练出,梅花香自苦寒来

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