智能低压配电系统无功补偿柜的设计.pdf

第6 期 2 0 1 2 年1 2 月 机电元件 恩C I 鼠0 M 暇C H A N I c A LC O M P O N E N T S V o L3 2 6 D e & 2 0 1 2 智能低压配电系统无功补偿柜的设计 陈兴1 。符富强1 。陈勇章1 。罗志榕1 ，周琨1 ，赖振学2 ( 1 福建省常山供电有限公司；2 福州亿森电力设备有限公司) 摘要：采用E s 一3 0 智能低压配电系统无功补偿柜，智能无功功率补偿将降低供电系统的功率损耗和电能损 耗，减少变压器和线路中的电压损失和提高供电设备利用率。本文通过本单位低压配电系统无功补偿柜的设计过 程。阐述了低压配电系统无功补偿方式选择及无功补偿容量的确定。 关键词：无功功率；功率因数；补偿 D o i：1 0 3 9 6 9 j is s n 1 0 0 0 - 6 1 3 3 2 0 1 2 0 6 0 0 5 中圈分类号：T N 7 8 4文献标识码：A文章编号：1 0 0 0 6 1 3 3 ( 2 0 1 2 ) 0 6 一0 0 2 2 0 2 1 前言 常山供电变电所低压配电系统无功补偿柜因多 年来年久失修、疏于管理，已多年没有正常投入使用， 并且已有部分电力电容器损坏遗失。为了加强电力 管理，公司决定重新配制低压配电系统无功功率补偿 柜，以提高系统的功率因数，增加系统出力，降低网络 损耗，改善电能质量。下面我将此次无功补偿柜配制 过程中学到的无功补偿的原理、作用、补偿的方式选 择及无功补偿的电力电容容量确定等相关知识与大 家一起分享。 2 无功补偿的基本原理 电力系统中，电动机及其它有线圈的设备用的很 多，这类设备除从线路中取得一部分电流做功外，还 要从线路上消耗一部分不做功的电感电流，这就使得 线路上的电流要额外的加大一些，功率因数就是用来 衡量这一部分不做功的电流的。当电感电流为0 时， 功率因数等于1 ；当电感电流所占比例逐渐增大时， 功率因数逐渐下降。显然，功率因数越低，线路额外 负担越大，发电机、电力变压器及配电装置的额外负 担也较大。这除了降低线路及电力设备的利用率外， 还会增加线路上的功率损耗，增大电压损失，降低供 电质量。为此，应当提高功率因数。提高功率因数最 方便的方法就是并联电容器，产生电容电流抵消电感 电流，将不做功的所谓无功电流减小到一定范围以 内。无功电源同有功电源一样，是保证电能质量不可 缺少的部分，在电力系统中应保持无功平衡，否则将 会使系统电压降低，设备损坏，功率因数下降，严重 时，会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事 故。因此，解决电网无功容量不足，增装无功补偿设 备，提高网络的功率因数，对电网降损节电，安全可靠 运行有着极为重要的意义。 3 提高功率因数的办法 提高功率因数的方法常用的是补偿法，低压配电 收稿日期：2 0 1 2 1 1 0 6 作者简介：陈兴，男，汉，大专，助理工程师，研究方向：智能电网建设与发展，绿色能源发展课题。 符富强，男，汉，大专，工程师。 陈勇章，男，汉，本科，助理工程师。 罗志榕，男，汉，大专，助理工程师。 周琨，男，汉，本科，营销部统计专责，助理工程师。 第6 期 陈兴等：智能低压配电系统无功补偿柜的设计 系统中常用并联电力电容器的办法来补偿用电设备 需要的无功功率。这就称为电容无功补偿法。在感 性负载上并联电容器可用电容器的无功功率来补偿 感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载于 电源之间原有的能量交换。在交流电路中，纯电阻电 路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电 流滞后于电压9 0 0 ，而纯电容的电流则超前于电压 9 0 。，电容中的电流与电感中的电流相差1 8 0 。，能相互 抵消。电力系统中的负载大部分是感性的，因此，总 电流将滞后电压一个角度，如图l 所示，将并联电容 器与负载并联，则电容器的电流将抵消一部分电感电 流，从而使总电流减小，功率因数将提高。 E 臼： P f N 一 图l 电容器补偿原理图 4 提高功率因数的实际意义 4 I 对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电 机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长 期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩 短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过 额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入 负载为电阻时，理论上发电机得到了完全利用。因 为，P = U 木I 木c o s O 中的c o s O = l ；但是，当负载为感 性或容性时，c o s O 1 ，发电机就得不到充分利用。为 了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因 数。 4 2 对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗： P l = m 木I ，负载吸收的平均功率： P ：V 木I 幸c o s O ，因为I = P v c o s O ，所以P 1 = R 木P V c o s O ( V 是负载端电压的有效值) 。 由以上公式中可以看出，在V 和P 都不变的情 况下，提高功率因数c o s ? 会降低输电线上的功率损 耗。 4 3 在实际应用中，提高功率因数意味着： 4 3 I 提高用电质量，改善设备运行条件，可保 证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。 4 3 2 可节约电能，降低生产成本，减少企业的 电费开支。 4 3 3 能提高企业用电设备的利用率，充分发 挥企业的设备潜力。 4 3 4 可减少线路的功率损失，提高电网输电 效率。因发电机的发电容量的限定，故提高c o s ? 也 就使发电机能多出有功功率。 5 无功补偿方式的选择 5 1 个别补偿： 即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量 装设电容器组，与用电设备同时投入运行和断开，也 就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。 5 2 分组补偿： 即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所 各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入 或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间 配电盘的母线上。 5 3 集中补偿： 即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次 侧的母线上。在实际应用中会将电容器接在变电所 的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所的总 无功负荷来选择。 对于低压配电系统中的无功补偿，通常采用在配 电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电 容器。我公司焦化厂即采用这种无功补偿方式，在配 电变压器的低压侧利用无功功率自动补偿控制器，随 着负荷的变化，根据测得的功率因数自动地投入或切 除电容器的部分或全部容量。 6 无功补偿电力电容容量的确定 这里只介绍在配电变压器低压侧多负荷补偿容 量的补偿方式。因为我公司采用了这种无功补偿方 式，其它的不再介绍。多负荷补偿容量的选择是根据 补偿前后的功率因数来确定。 ( 下转第3 9 页) 第6 期 曹永泉：一种接直角连接器射频电缆组件的研制 接。内导体焊接区，焊锡应保证圆滑、光亮、无毛 刺，进而保证内导体焊接可靠及外径的一致性。外 导体焊接区域将承受电缆组件使用过程中所受到的 各种应力，因此，外导体焊接可靠性非常重要。本 产品采用的方式是，增大外导体口部倒角，即增加 了焊接面积，如图1 3 所示。同时设置观察孔，使焊 接时利于排气及观察焊锡是否已流人外导体内部， 确保焊接可靠性。另外，需控制焊接时间，防止连 接器内部的介质垫片发生膨胀，影响性能。 图1 3 外导体焊接区示意 察孔 4 结论 本文介绍了S M A J W B 3 B J W B 3 B 一3 0 0 型射频 电缆组件的研制过程，通过实物样机频域下电性能 测试和结果分析，证明了本产品设计方法的正确性， 通过时域测量，确定了电缆组件阻抗不匹配的地方， 并提出改善方案，最后，针对电缆组件制作，提出 了几个关键工艺点。本文涉及的是一种电缆组件设 计思路及方法，为后续高性能电缆组件的研制提供 借鉴。 参考文献： 1 浅谈射频同轴电缆组件的构成与设计，丁娜，2 0 1 1 年第0 3 期机电工程技术 2 同轴电缆特性阻抗测试方法及应用研究，周军霞， 2 0 1 0 年第0 6 期测控技术 3 R F 电缆的时域反射特性，彭嫒，2 0 0 8 年，中国通信 学会2 0 0 8 年光缆电缆学术年会论文集 4 矢量网络分析仪的时域功能在测量中的应用，孙新 莉，2 0 0 4 年第0 3 期，测量与设备 5 J B C 3 G S M A J S M A J L 电缆组件的研制，李锐， 2 0 1 0 年，连接器与开关第九届学术会议论文集 ( 上接第2 3 页) 6 1 对已生产企业欲提高功率因数，其补偿 容量Q c 按下式选择： Q e = K m K j ( t g q f l t g 啦) T in ( 1 ) 式中，K m 为最大负荷月时有功功率消耗量， 由有功电能表读得；K j 为补偿容量计算系数，可取 0 8 0 9 ；7 r m 为企业的月工作小时数；t g q f l 为补 偿前的功率因数正切值，t g q ，2 为补偿后的功率因数 正切值，t g q f l 由有功和无功电能表读数求得。 6 2 对处于设计阶段的企业，无功补偿容量 Q c 按下式选择： Q c = K n P n ( t g q f l t g q ) 2 ) ( 2 ) 式中，K n 为年平均有功负荷系数，一般取0 7 O 7 5 ；P n 为企业有功功率之和；t g q f l 、t g 啦意 义同前。t g q f l 可根据企业负荷性质查手册近似取值， 也可用加权平均功率因数求得c o s q f l 。 多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠， 利用率较