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配电网四种无功补偿技术方案比较

已有 373 次阅读2014-6-10 10:42

摘要:配电网合理的无功抵偿方式,能够有用地维持系统的电压水平,下降有功网损,提高网络输送容量,削减发电费用。本文对配电系统4种无功抵偿方案进行了技术比力,并对配电网进行无功抵偿时遇到的一些问题提出一些建议。凭据配电网的现实,将4种无功抵偿方案连系起来使用,可以获得最好的技术和经济效益。

  关头词:配电网;无功抵偿;优化

1概述

  随着国平易近经济的高速成长和人平易近生活水平的提高,人们对电力的需求日益增加,同时对供电的靠得住性和供电质量提出了更高的要求。由于负荷的不竭增加,和电源的年夜幅增加,不单改变了电力系统的网络结构,也改变了系统的电源散布,造成系统的无功散布不尽合理,甚至可能造成局部地域无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。随着系统结构日益复杂,当系统遭到较年夜干扰时,就可能在电压稳定亏弱环节致使电压解体。

  电力系统无功潮水散布是否合理,不仅关系到电力系统向电力用户提供电能质量的优劣,而且还直接影响电网自身运行的平安性和经济性。这在与用户直接相关的配电网中显得一样的重要。若无功电源容量不足,系统运行电压将难以保证。由于电网容量的增加,对电网无功要求也与日增加,此外,网络的功率因数和电压的下降将使电气装备得不到充实哄骗,下降了网络传输能力,并引发消耗增加。是以,解决好配电网络无功抵偿的问题,对电网的平安性和降损节能有着重要的意义。

  合理的无功抵偿点的选择和抵偿容量简直定,能够有用地维持系统的电压水平,提高系统的电压稳定性,避免年夜量无功的远距离传输,从而下降有功网损,削减发电费用。而且由于我国配电网持久以来无功缺少,尤其酿成的网损相当年夜,是以无功功率抵偿是降损措施中投资少回报高的方案。一般配电网无功抵偿方式有:变电站集中抵偿方式、低压集中抵偿方式、杆上无功抵偿方式和用户终端涣散抵偿方式。

2配电系统无功抵偿方案

2.1变电站集中抵偿方式

  针对输电网的无功平衡,在变电站进行集中抵偿(如图1的方式1),抵偿装配包括并联电容器、同步伐相机、静止抵偿器等,主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和抵偿主变的无功消耗。这些抵偿装配一般毗连在变电站的10kV母线上,是以具有经管容易、维护利便等优点,可是这类方案对配电网的降损起不到什么作用。

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  为了实现变电站的电压控制,凡是无功抵偿装配(通常为并联电容器组)连系有载调压抽头来调理。经由过程两者的协调来进行电压/无功控制在国内已堆集了丰硕的经验,九区图即是一种变电站电压/无功控制的有用方式。然而操作上仍是较为麻烦的,由于由于限值需要随分歧运行方式进行响应的调整;在某些区上会发生振荡现象;而且由于现实操作中抽头调理和电容器组投切次数是有限的,但九区图没有响应的判断。而现行九区图的调理效果也不是数学上证实的最好效果,是以九区图的运用还有待进一步改善。

  文献[1]哄骗模糊数学的概念建立了数学模子,得出了模糊鸿沟的无功调理判据,它的特点是将九区图中固定的无功上下限鸿沟改酿成受电压影响的模糊鸿沟,其鸿沟的斜率可凭据具体的投切鸿沟条件进行调整。所设计的一种新型的变电站电压无功微机综合控制装配,在保证电压及格和无功最好抵偿效果的情况下,有载变压器分接头的调理次数比同类装配某人工调理约削减1/3,提高了变电站电压及格率,线损下降20左右。

2.2低压集中抵偿方式

  今朝国内较普遍采用的另外一种无功抵偿方式是在配电变压器380V侧进行集中抵偿(如图1的方式2),凡是采用微机控制的低压并联电容器柜,容量在几十至几百千乏不等,凭据用户负荷水平的波动投进响应数目的电容器进行跟踪抵偿。主要目的是提高专用变用户的功率因数,实现无功的就地平衡,对配电网和配电变的降损有一定作用,也有助于保证该用户的电压水平。这类抵偿方式的投资及维护均由专用变用户承当。今朝国内各厂家生产的自动抵偿装配凡是是凭据功率因数来进行电容器的自动投切的,也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控制的。这类方案虽然有助于保证用户的电能质量,但对电力系统其实不可取。由于虽然线路电压的波动主要由无功量变化引发,但线路的电压水平是由系统情况决议的。当线路电压基准偏高或偏低时,无功的投切量可能与现实需求相往甚远,泛起无功过抵偿或欠抵偿。

  对配电系统来说,除专用变之外,还有许多公用变。而面向广年夜家庭用户及其他小型用户的公用变压器,由于其凡是安装在户外的杆架上,进行低压无功集中抵偿则是不现实的:难于维护、控制和经管,且容易成为生产平安隐患。这样,配电网的抵偿度就遭到了限制。

2.3杆上抵偿方式

  文献[2,3]提出了进行配电系统杆上无功抵偿的需要性和方式。由于配电网中年夜量存在的公用变压器没有进行低压抵偿,使得抵偿度遭到限制。由此造成很年夜的无功缺口需要由变电站或发电厂来填,年夜量的无功沿线传输使得配电网网损依然居高难下。是以可以采用10kV户外并联电容器安装在排挤线路的杆塔上(或另行架杆)进行无功抵偿(如图1的方式3),以提高配电网功率因数,到达降损升压的目的。由于杆上安装的并联电容器远离变电站,容易泛起庇护不容易设置装备摆设、控制成本高、维护工作量年夜、受安装情况和空间等客观条件限制等工程问题。是以,杆上无功优化抵偿必需连系以下现实工程要求来进行:

  (1)抵偿点宜少,一条配电线路上宜采用单点抵偿,不宜采用多点抵偿;

  (2)控制方式从简。杆上抵偿不设分组投切;

  (3)抵偿容量不宜过年夜。抵偿容量太年夜将会致使配电线路在轻载时的过电压和过抵偿现象;另外杆上空间有限,太多的电容器同杆架设,既不平安,也晦气于电容器散热;

  (4)接线宜简单。最好是每相只采用一台电容器装配,以下降整套抵偿装备的故障率;

  (5)庇护方式也要简化。主要采用熔断器和氧化锌避雷器划分作为过流和过电压庇护。

  显然,杆上无功抵偿主要是针对10kV馈线上沿线的公用变所需无功进行抵偿,文献[3]提出了这类抵偿方式的最优地址和容量的算法。因其具有投资小,收受接管快,抵偿效率较高,便于经管和维护等优点,适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路,可是因负荷经常波动而该抵偿方式是持久固定抵偿,故其顺应能力较差,主要是抵偿了无功基本负荷,在线路重载情况下抵偿度通常为不能到达0.95。应当开发电容器组能自动投切的杆上自动无功抵偿技术。

2.4用户终端涣散抵偿方式

  今朝在我国城镇,低压用户的用电量年夜幅增加,企业、厂矿和小区等对无功需求都很年夜,直接对用户结尾进行无功抵偿(如图1的方式4)将最恰当地下降电网的消耗和维持网络的电压水平。

供电系统设计规范》(GB50052-1995)指出,容量较年夜,负荷平稳且经常使用的用电装备无功负荷宜零丁就地抵偿。故对于企业和厂矿中的电念头,应当进行就地无功抵偿,即随机抵偿;针对小区用户终端,由于用户负荷小,波动年夜,地址涣散,无人经管,是以应当开发一种新型低压终端无功抵偿装配,并知足以下要求:①智能型控制,免维护;②体积小,易安装;③功能完善,造价较低。

  与前面三种抵偿方式相比,本抵偿方式将更能体现以下优点[4]:①线损率可削减20;②减小电压损失,改善电压质量,进而改善用电装备启动和运行条件;③释放系统能量,提高线路供电能力。错误谬误是由于低压无功抵偿凡是按配电变压器低压侧最年夜无功需求来肯定安装容量,而各配电变压器低压负荷波动的分歧时性造成年夜量电容器在较轻载时的闲置,装备哄骗率不高。

  综合以上四种无功抵偿方式,性能比力如表1所示。

3配电网无功抵偿遇到的问题

  随着人们对配电网建设的重视和无功抵偿技术的成长,低压侧无功抵偿技术在配电系统中也起头普及。从静态抵偿到动态抵偿,从有触点抵偿到无触点抵偿,都取得了丰硕的经验[5]。可是在实践中也表露出一些问题,必需引发重视。

  (1)优化的问题。今朝无功抵偿的动身点往往放在用户侧,只注重抵偿用户的功率因数。然而要实现有用的降损,必需从电力系统角度动身,经由过程计较全网的无功潮水,肯定配电网的抵偿方式、最优抵偿容量和抵偿地址,才能使有限的资金阐扬最年夜的效益。无功优化设置装备摆设的方针是在保证配电网电压水平的同时尽量下降网损。由于它要对抵偿后的运行费用和响应的安装成本同时到达最小化,计较进程相当复杂。

  (2)量测的问题。今朝10kV配电网的线路上的负荷点一般无表计,且人员的技术水安然平静经管水平良莠不齐,表计记实的准确性和同时性没法保证。这对配电网的潮水计较和无功优化计较带来很年夜坚苦。要争取带专变房的用户的支持,使他们能按一定要求进行记实。380V终端用户处凡是只装有有功电度表,要实现功率因数的丈量是不成能的。这也是低压无功抵偿难于普遍展开的缘由所在。

  (3)谐波的问题。电容器自己具有一定的抗谐波能力,但同时也有放年夜谐波的副作用。谐波含量过年夜时会对电容器的寿命发生影响,甚至造成电容器的过早损坏;而且由于电容器对谐波的放年夜作用,将使系统的谐波干扰更严重。因而做无功抵偿时必需斟酌谐波治理,在有较年夜谐波干扰,又需要抵偿无功的地址,应斟酌增加滤波装配。

  (4)无功倒送的问题。无功倒送会增加配电网的消耗,加重配电线路的负担,是电力系统所不允许的。尤其是采用固定电容器抵偿方式的用户,则可能在负荷低谷时造成无功倒送,这引发充实斟酌。

  综上所述,10kV配电网的无功抵偿工作应更多地斟酌系统的特点,不应因电压品级低、抵偿容量小而轻忽抵偿装备对系统侧的影响(包括网损)。若是需降损的线路能基于一个完善的抵偿方案进行改造,则电力系统的收益将比涣散的纯用户行为的抵偿方式要年夜得多。

4算例

  以某条城市配电线路为例,原先该线路长5km,共有配电变压器32台,最年夜负荷到达5050MVA。今需要在远离变电所送电距离为6km的江边建一水厂,6台380V、280kW的异步电念头带水泵,功率因数为0.85。两台户外型油浸自冷S7-1000/10专用变压器同时运行。在最年夜运行方式下,该水厂负荷接进前馈线总电流为286A,结尾最小负荷点电压为9.67kV,10kV线路部门的有功消耗为134.7kW;接进该水厂后若是6台水泵额定运行,响应有功消耗将到达316.2kW,结尾最小负荷点电压为9.37kV。是以需要进行无功抵偿。方式是先斟酌对各台电念头进行用户终端涣散抵偿(即随机抵偿):按抵偿容量不年夜于机电的空载无功的原则给每台机抵偿45kvar;然后在配电变压器380V侧进行集中抵偿:按最年夜运行方式下不造成无功倒送为依据选择无功抵偿自动投切装配,15kvar*20组,共300kvar;最后再斟酌进行10kV配电线路杆上无功抵偿:按最小运行方式固定抵偿该馈线的无功基荷600kvar到某节点上,不造成该馈线过电压和过抵偿。潮水计较的成效以下表所示:

  可见在该线路上进行的几种无功抵偿能够起到显著的技术和经济效果。

5结语

  在配电网进行无功抵偿、提高功率因数和弄好无功平衡,是一项建设性的降损技术措施。本文分析了四种配电网无功抵偿方式,认为应更多地斟酌系统的特点将它们连系起来进行无功抵偿。今朝,配电网的无功抵偿容量通常为凭据供电部门给定的要求到达的功率因数来肯定的,而不是依据用户用电时现实的节能效益和电能质量最好、支付电费最小的经济功率因数。若何肯定无功抵偿装备的合理设置装备摆设和散布,需寻觅技术上和经济上的最优方案。


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