毕业设计精品]6kV配电线路无功补偿效果分析.doc

16kV配电线路无功补偿效果分析摘要：电力系统的电压是衡量电能质量的一项重要指标，而运行电压水平取决于无功功率的平衡。本文针对油田配电网的运行特点，结合我厂09年恢复电容器的相关数据，分析了我厂配电网无功补偿取得的效果和存在的问题，从而为今后我厂电网节能工作更好的开展奠定良好的基础。关键词：无功补偿功率因数效果1无功补偿的原理及意义电网输出的功率包括两部分，一是有功功率，二是无功功率。电流在电感元件中做功时，电流超前于电压90°；而电流在电容元件中做功时，电流滞后电压90°。在同一线路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180°，如果在电网中有比例地安装电容元件，使电感电流与电容电流相互抵消，从而缩小电流矢量与电压矢量之间的夹角，以此来提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。电力系统无功平衡的基本要求是：系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗，对于油田企业来说，大量动力设备的运转决定了电网需要为之提供大量的无功，这也是导致油田配电线路功率因数过低、电能消耗量大的主要原因。针对这种情况，为了提高我厂配电线路的功率因数，降低电网损耗，电力维修大队09年实施了以变电所为中心，分区逐步对配电线路进行分散无功补偿的节能策略。2无功补偿的实施及效果分析2.1恢复无功补偿电容器前概况2008年11月对20座(不含杏六临时变)变电所功率因数计算统计,详见表1。从表1可以看出，在166条运行线路中，功率因数在0.9以上的有25条，占运行线路的15.06%；0.9-0.8间的有44条，占运行线路的26.51%；0.8-0.7间的有28条，占运行线路的16.87%；0.7-0.6间的有34条，占运行线路的20.48%；0.6以下的有35条，占运行线路的21.08%。根据统计分析，我厂配电线路的功率因数普遍较低，同时也可表明我厂配电线路节能降耗潜力巨大。09年我大队计划以变电所为中心，分区进行恢复电容器工作，在电容器恢复前严格按照标准对电容器进行绝缘电阻测试，对不满足要求2的电容器进行拆除或者更换，以保障恢复电容器的效果。电容器投前变电所功率因数情况（表1）序号变电所名称0.9以上0.9-0.80.8-0.70.7-0.60.6以下运行条数1杏一54020112杏二74000113杏三8100094杏七3310075杏八5301096杏九4230097杏十84010138互助36110119杏十二631001010杏十六22101611杏十七72000912聚杏十八61000713杏十八53000814杏十九15110815杏二十1000001016碧湖60010717杏二十一32111818杏二十二90000919杏二十三730001020杏二十四411107合计109491092179占百分比60.8927.375.595.031.122.1电容器恢复情况从2008年11月份开始到2009年8月底，按照一矿四矿的顺序，共恢复11座变电所65条出线的471组电容器，恢复无功补偿容量22225kvar。各队恢复电容器情况统计表（表2）序号小队名称恢复电容器（组）容量(kvar)1电工二队17481902电工三队11245753电工四队1859460总计471222252.2.1补偿前后功率因数对比根据今年8月份的统计数据显示：投入无功补偿的11座变电所（65条线路）的功率因数都有不同程度的提高，无功补偿效果比较明显（如表3）。3变电所月功率因数统计表（表3）变电所线路编号双重编号原功率因数3月4月5月6月7月互助变41211互助北一线0.41750.98990.88380.73990.89830.886941213十九互一线0.82980.82970.80540.79620.80990.804941214互助北二线0.00680.91910.84550.77400.83770.855041223互助南三线0.67050.75260.95850.98350.97040.964441224互助南四线0.57460.80000.76980.64490.76960.7412杏七注4517杏七湖二线0.83700.97340.94870.84730.85880.7798杏十九联41917十九北三线0.75930.70710.78090.83210.92230.938341918十九互一线0.85330.89670.75100.75460.75670.766241919十九互二线0.49430.62470.69310.69250.65340.641441922十九北二线0.83840.94870.94300.94870.96010.9977杏十八联41814杏六十八联络0.73030.85170.89440.82530.89000.885041819杏十八北二线0.85750.97010.99590.99910.998941821杏十八一联络0.88380.84370.75070.74330.78770.768741826杏十八北四线0.81870.89310.89200.85310.83890.833241829杏十八北三线0.67660.79620.76250.83600.82250.8025聚杏十八联40814聚十八南二线0.69870.98440.97470.96210.96960.952640815聚十八南三线0.66570.87170.87270.86530.97440.984340816聚十八南六线0.80740.88580.84760.83470.83340.7912杏一联41174一十九联络0.96860.91560.84250.84840.85860.843741175杏一北一线0.84260.85760.80520.80570.80020.822941778三元乙线1.00000.99991.00001.00001.00001.000041779三元甲线0.97380.97690.90090.97900.96690.974641180三区中线0.77880.94950.91510.73030.75880.838441181南五甲线0.93140.84060.72910.64800.75300.757241183杏一南三线0.73290.94430.91150.90540.81780.888141184杏2-2中0.88980.89770.77520.76650.80610.823241185杏一南一线0.69910.96660.93550.89890.82850.877441186杏一十八联络0.71730.81730.79380.80730.78220.783441188杏一南二线0.76380.82530.73570.64750.68290.6923杏三联4782杏三北联络0.89440.93330.89440.87420.89870.90974784杏三南五线0.55470.75930.80000.89440.88400.86994785杏三西线0.65240.77100.70710.66680.71140.68424786杏三南三线0.69120.75930.86820.74150.82820.80624787杏三东一线0.82440.86420.80250.74420.74340.77334788杏三南一线0.83210.86300.79360.63470.66970.66784789杏三南四线0.63410.58610.48130.52690.59840.55904790杏三东二线0.55470.53000.48560.07120.52850.51664791杏三南二线0.64020.59520.53510.49970.51000.5039杏八注4813杏八北二线0.55960.66250.67450.58314815杏八二十四联络0.62490.89340.83000.762244816杏八北一线0.79320.79150.80010.80814818杏八南一线0.64390.85320.84470.82174820杏八东一线0.40440.99960.99670.99444821杏八南二线0.54420.53520.67330.65544824杏八十七联络0.66630.68240.79730.8183杏二联42174杏二西线0.55960.57800.71450.743442175四区中线0.62490.81860.88230.838442179杏二南一线0.79320.60000.62020.653142180杏二北三线0.64390.65700.61190.632742181杏二南二线0.40440.80000.84370.832242189杏二北一线0.40440.36240.52410.5312杏二十四42413杏二十四南三线0.59320.78750.797342415杏二十四南五线0.58950.85750.884342417杏二十四、二联络0.42990.70710.759142419杏二十四北一线0.55060.65680.603942420杏二十四北二线0.69090.74590.7072杏十七联41714东北干线0.67830.667541716杏东中线0.63210.575741717东干线0.38460.613441718十七南线0.28730.659341719东南干线0.80760.833141720杏十七南二线0.61780.889241721杏东南丁线0.31620.524141722杏东南乙线0.33040.269941723杏十七西线0.41380.99992.2.2功率因数运行曲线分析从表3可以看出，各条线路的功率因数在统计时间内都有波动，下面结合杏一变三区中线（41180）、杏七注杏七湖二线（4517）、互助变互助南三线（41223）在无功补偿量一定的前提条件下，37月份功率因数的变化曲线，分析其波动原因：1）由于油田已经进入三元复合驱开采阶段，抽油井钻关、酸化压裂作业频率相对较高，因此线路所带的负荷随时都可能发生变化，而目前我们投入的无功补偿量还不能随负荷调整，所以势必会产生功率因数波动（如杏一变三区中线（41180）功率因数变化曲线所示）。5杏一变三区中线（41180）功率因数变化曲线0.83840.75880.73030.91510.94950.00.20.40.60.81.03月4月5月6月7月功率因数2）目前为止，线路恢复的都是旧电容器，最长投用时间达到六年，已经不能保证其性能的可靠性，一旦线路的某一组或者几组电容器出现击穿或者老化，则会出现类似杏七注杏七湖二线（4517）功率因数持续下降的情况。杏七注杏七湖二线（4517）功率因数变化曲线0.77980.85880.84730.94870.97340.00.20.40.60.81.01.23月4月5月6月7月功率因数3）由于抽油机属于转动设备，它在一个周期内，可能是无功源，也可能是无功消耗元件，理论上讲，当线路的抽油机井为无穷多个时，可以认为在任意时候抽油机释放的无功、线路补偿的无功功率和吸收的无功正好相等，而实际情况往往不能达到这点，所以线路总的无功必然会有一定的波动，从而导致线路功率因数也会有一定的波动，但是波动很小（互助变互助南三线（41223）功率因数变换曲线所示）。6互助变互助南三线（41223）功率因数变换曲线0.75260.95850.98350.97040.96440.00.20.40.60.81.01.23月4月5月6月7月功率因数2.2.3功率因数和电容补偿量之间的相互关系我们在研究无功补偿量和功率因数变化关系的过程中，计划建立适合我厂6KV配电线路无功补偿计算的数学模型，但是现有两个公式通过现场检验均有较大误差，具体见表4所示。表4中的“理论上需要的无功补偿量”由以下公式计算得出：22121211CMCOSCOSQPCOSCOS其中：CQ：需要补偿的容量MP：最大负荷日的平均有功消耗1COS、2COS：补偿前后功率因数由公式可以看出，最大负荷日的平均有功消耗越大，功率因数需要提高的幅度越大，需要补充的无功功率也越多，这个总体趋势和我们实际数据相符，但是无功实际补偿量和理论需求量之间还有很大的差别，经分析可能有以下几点原因：1）上面提到的无功补偿量计算公式只适合一般电网，而对于油田电网则适应性不强。2）油田企业的特殊性决定了其负荷随时都在变化，因此统计数据和实际情况会有一定的偏差。3）补偿的位置不恰当，有可能补偿在功率因数还比较高的点，这样势必会引起无功的长距离传送和有功的进一步消耗，而整体线路的功率因数却没有提高到7期望值。变电所无功补偿前后理论容量与实际容量对比表（表4）变电所线路编号双重编号补前补后电流实际补偿无功容量理论上需要补偿无功量互助变41211互助北一线0.41750.989950560254.665541213十九互一线0.82980.829720060-0.259141214互助北二线0.00680.919130110179.471141223互助南三线0.67050.7526130190121.105941224互助南四线0.57460.880610185.9925杏七注4517杏七湖二线0.8370.97344024084.0469杏十九联41917十九北三线0.75930.70712070-13.028941918十九互一线0.85330.896710010060.123041919十九互二线0.49430.624790450135.769241922十九北二线0.83840.94874024063.7531杏十八联41814杏六十八联络0.73030.85164012056.063841819杏十八北二线0.85750.97011038017.997041821杏十八一联络0.88380.84378020-45.342841826杏十八北四线0.81870.8931130410126.234341829杏十八北三线0.67660.79626019079.9925聚杏十八联40814聚十八南二线0.69870.984475140265.740240815聚十八南三线0.66570.871775230167.393640816聚十八南六线0.80740.88588554085.17552.2.4提高功率因数对网损的影响线长L，主导线型号为LJ-120（电阻率为R欧/公里），配变总容量为S，补偿前功率因数为1cos，补偿后功率因数为2cos，月平均用电量为P。则线路的损耗为：23/30/24/3cos2430WPULRK当从1增大为2时，线路的损耗W将以/30/24/3cosPU的二次方减小，同时功率因数的改变，变压器铜损也会减少，也就是说变压器的变损也会明显减少。因此，提高功率因数能够明显减少线路损耗。无功补偿后的网损降低情况见下表：8变电所无功补偿前后网损对比表（表5）出口编号包括线路井数（口）原网损率%原功率因数运行电流现网损率%现功率因数网损降低%41211互助北一线带丙321西315.560.417560.9712.850.89832.71杏3J2西13杏3-2西2241214互助北二线带丙321中1612.240.006824.896.210.83776.0341922十九北二线2222.540.838462.0113.730.96018.81东二线1340814聚十八南二线313.340.698724.7013.310.96960.03杏3J2东（东）1541185杏一南一线118.370.699152.918.070.82850.3杏2J4东（西）162.2.5提高功率因数的经济效益分析由于油田6KV电网具有网络庞大、结构复杂、负荷波动频繁等特点，所以无功补偿效益的准确计算难度较大，为了简化计算过程，可以采用无功经济当量算法进行估算。截至到2009年8月，我厂6KV配电线路投入无功补偿量为22225kvar，有功损耗降低粗略计算如下：P1=0.06×22225×24×160=512.06×104kW.h0.06-6kV线路无功补偿经济当量；160-（18月）电容器运行天数；24-电容器每天运行时间。按照工业用电价格计算，可以节约电费305.85万元。3结论2009年，6kV配电网电容器恢复取得了很好的成效，在今后电力维修大队将继续大力推进电网节能方案的实施，通过总结2009年的工作，建议在今后的电容补偿中要注意以下几点：3.1无功补偿的效果虽较好，但是如果整个油田配电线路都采用分散补偿方式的话，难免会造成故障点多，管理难度大，建议适当采用集中补偿。理论研究表明，随着补偿点的增加，线损减少量幅度逐渐减小，当补偿点大于4点时，线损减少量基本维持在33左右，所以最好一条线路的补偿点数控制在34点。93.2对现有分散补偿装置加强管理，保证熔断器丢失以及断裂以后能得到及时更换，维持无功补偿容量的稳定。3.3考虑到电容器的老化问题、线路负荷增加等问题，每年都应该对无功补偿量进行核实，必要时加以调整。3.4研究变压器防窃电技术，减少由于窃电而引发的网损。参考文献1李凤婷油田电网节能降损优化研究四川大学学报2008年第40卷6期。2王国强对油田供电线路进行高压电容器移相补偿的探讨中国科技信息2008年第16期3中华人民共和国能源部进网作业电工培训教材1992年版