哈密和鑫矿业电网无功补偿节能设计2

1、继续教育学院毕业设计（论文）院、系(站)：西安工业大学哈密函授站学科专业： 机电一体化学 生： 王鹏学 号： 指导教师： 陈震 2014年 6月 哈密和鑫矿业电网无功补偿节能设计（哈密和鑫矿业稀有公司电力公司）（西安工业学院机电一体化系 王鹏） 指导教师：陈震目录引言（4）1 配电网无功补偿比较.（4） 1.1变电站的集中补偿.（5） 1.2配电变低压补偿（6） 1.3 配电线路的固定补偿.（7） 1.4 用电设备随机补偿.（8）1.5 无功补偿方案的比较.（9）2 电网无功补偿工程的实施（9） 2.1 中心变电所高压集中补偿装置的安装（9） 2.2 各用电企业的配电变低压无功补偿（10）2.

2、3对大容量电动机的随机补偿(10)3.0 工程中应注意的问题（10）4.0 无功补偿的效益评价（11）5.0 结语（11）6.0 致谢（11）摘要在全社会提倡节能降耗的今天，提高电力系统的电能利用率促进节约性社会的建设意义重大。本文就哈密和鑫矿业电网采用无功补偿方案的节能改造方法及所遇问题作以介绍。关键字：配电网 无功补偿 补偿方案 节能 引言可地配电网系五六十年代所建，所用的电气设备（变压器、电机等）大多都是六七十年代产品，这些电气设备落后陈旧，功率因数低，损耗大特别是电力供应紧张的今天，对电能造成了一定的浪费，同时也给企业造成了一定的经济损失。由于近年来无功补偿应用广泛效果明显，采用无功补

3、偿对配电网的安全、优质、经济运行具有重要作用，因此针对可地电网的情况，合理选用无功补偿方案和补偿容量，有效提高系统电压的稳定性，保证电网电压质量提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用，具有重要意义。本文结合可地电网的无功补偿问题，重点分析，比较配电网常用无功补偿方案特点，并通过对无功补偿应用技术的分析，提出了可地电网采用无功补偿工程的方案和应注意的问题。1 配电网无功补偿方案比较配电网无功补偿方案有：变电站高压集中补偿、配电变压器低压补偿、配电线路固定补偿和用电设备分散补偿。四种方案示意图如下图所示：图1 配电网常见无功补偿示意图1.1变电站的集中补偿变电站的集中补偿装置包括并联电

4、容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站的10KV母线上，因此具有管理容易维护方便等优点，但这种补偿方式只能增大变压器与10KV母线之间，及上一级电压等级线路的功率因数，对6KV母线上首端的功率因数cos值不能改变，线路上各配电变压器所提供的无功功率，仍需从这里送出，各送出线路上的线损不能降低。变电站集中补偿电容器的容量确定需要考虑补偿后功率因数合格、各种运行方式下电压合格、无功就地平衡等方面的因素，同时必须考虑单组电容器投切不应引起电压波动过大

5、，枢钮变电站还应考虑留有一定的备用容量。1.2 配电变低压补偿配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大，通常采用无功自动补偿装置，补偿容量在几十几百千乏不等，目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量，配电低压补偿的优点是补偿后功率因数高，降耗节能效果好，但由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工程的投资较大，运行维护工作量大，也因此要求厂家要尽可能降低装置的成本，提高装置的可靠性。1.3 配电线路的固定补偿大量配电变压器要消耗无功，很多公用变压器没有安装低压补偿装置，造成的很大无功缺额需要变电站或发电厂承担，大量的外观

6、沿线传输使得配电网的网损居高不下，这种情况下可考虑配电线路无功补偿。线路补偿及通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。由于线路补偿远离变电站，因此存在保护难配置，控制成本高，维护工作量大，受安装环境限制等问题。因此，线路补偿的补偿点不宜过多，补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象，保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压保护。线路补偿主要提供线路和公用变压器需要的无功，工程问题关键是选择补偿地点和补偿容量，线路补偿具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。线路补偿一般采用固定补偿，因此存在适应能力差，重载情况下补偿度不足等问题。1.4 用电设备随机

7、补偿在10KV以下电网的无功消耗总量中，变压器消耗占30%左右，低压用电设备消耗占65%以上，由此可见，在低压用电设备上实施无功补偿十分必要，从理论和实践证明，低压设备无功补偿经济效益最佳，综合性能最强，是值得推广的一种节电措施，作为矿山企业，感应电动机是用量最大的一种耗能设备，同时也是消耗无功最多的低压用电设备，因此对于较大容量和长时间连续运行的电动机就应该实施就地无功补偿，即随机补偿。与前三种补偿方式相比，随机补偿更能体现以下优点：1）线损率可减少20%2）改善电压质量，减小电压损失，进而改善用电设备启动和运行条件。3）释放系统能量，提高线路供电能力。由于随机补偿的投资大，确定补偿容量需要

8、进行计算，以及管理体制、重视不够和应用不方便等原因，目前随机补偿的应用情况和效果都不理想。因此，对随机补偿需加强宣传力度，增强节能意识，同时应针对不同用电设备的特点和需要，开发研制体积小、造价低、易安装、免维护的智能型用电设备无功补偿装置。1.5 无功补偿方案的比较根据以上常用无功补偿方案的分析、讨论、我们可归纳、整理出四种补偿方案的特点和基本性能如下表所示：补偿方式变电站集中补偿配电变低压补偿配电线路固定补偿用电设备随机补偿补偿对象变电站无功需求配电变无功需求配电线路无功基荷用电设备无功需求降损范围主变压器及输电网配电变及输配电网配电线路及输电网整个输配电系统网调压效果较好较好较好最好单位投

9、资较大较大较小较大设备利用率较高较高很高较低维护方便性方便较方便方便不方便经过对以上四种补偿方式的分析比较，根据我可地电网的实际情况。我们分别采用中心变电所高压集中补偿、厂矿企业配电变压器低压补偿、和用电设备随机补偿三种方式相结合的方法对我矿山的配电网进行了无功补偿，节能效果令人满意，功率因数大大提高，电费支出同比减少，现将可矿配电网的无功补偿工程作一介绍，供同行参考。2.0 电网无功补偿工程的实施2.1 中心变电所高压集中补偿装置的安装首先我们对中心变电所的10KV母线采用了集中无功补偿，补偿采用容量为150千乏和300千乏两个高压无功补偿柜，并联后经高压断路器接入10KV母线，高压断路器起

10、保护补偿柜的作用，同时既可用于投切无功补偿电容柜，又可防止补偿电容柜发生短路事故时，及时切断无功补偿柜，缩小对电网的影响。两个高压补偿电容柜可根据10KV电网上的功率因数的高低，有选择性的进行投切，使其功率因数始终保持在0.85左右，经实践证明，安装高压集中补偿柜后，我中心变电所6KV母线的功率因数由原来的cos=0.65提高到cos=0.91左右，完全满足了大网（和鑫电网）对我们高压电网用户的cos=0.90的要求，避免了企业因电网功率因数不达要求而被停止供电的各项处理。2. 各用电企业的配电变低压无功补偿虽然我们的10kv母线(中心变电所至发电厂大网)的功率因数达标了，但是我们前面说过高压

11、集中补偿，它只是针对10kv母线和上一电压等级线路而言，对于各下属企业来说，高压集中补偿并不奏效，各下属企业(选矿厂、采矿厂)的功率因数，依然较低cos=0.6左右，针对这一现象，采用配变低压无功自动补偿是一个较好的措施。于是我们就在各企业的配电变压器上，安装了低压无功自动补偿柜，虽然说有一定的投资，但这算不上什么，因为安装了低压自动无功补偿柜后，cos由原来的0.67明显提高到0.95左右，配变低压线路电压有了一定回升，配变带负荷能力增大，实现了无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压效果较明显。3. 对大容量电动机的随机补偿在我们矿山企业中，大容量电动机应用较广泛，若采用配电变低压侧自

12、动补偿，有时由于用电点分散，供电线路较长电压损失较大，达不到预期效果，对于上述情况，若采用随机补偿（就地补偿）就能很好解决这一问题，我们对我矿的几台大容量水泵电机就采用了随机自动补偿，效果较好。以上是我矿在节能改造中，采用了高压集中补偿、配电变低压侧补偿和随机补偿三种方式相结合的补偿方式，效果较好，其它矿山企业如有类同可供参考。3.0 工程中应注意的问题在我们所安装的无功自动补偿柜的过程中，我认为补偿装置测量点的接线即（补偿装置的电容器组和电流的引入点）特别是电流的引入点，在实际接线中往往被忽视。电容器组的引入点，是指电容器组的总进线在被补偿系统中的“T”接点；电流的引入点，是指补偿装置使用的

13、电流互感器在被补偿系统中的安装点。正确的方法是：以负荷的供电电源为参考点必须在电容器组的总进线“T”接点电源之间，即电流互感器测量的电流必须包含流过电容器组的电流。否则，在电容器分组投切状态中，无功补偿装置测量显示的有功、无功功率和cos值都不会变化，造成无功补偿装置投切效果无法判断。低压无功补偿安装地点分散、数量多，且配电网电压、负荷情况复杂；工程中相关问题考虑不周，不仅影响装置正常运行，也带来很多维护、管理等问题，工程问题必须引起重视。3.1、运行及产品可靠性问题与配电变压器相比，低压补偿装置的维护量无疑要高很多；控制系统越复杂、功能越多，维护工作量越大。有些单位从“长远”考虑，提出联网、

14、监控等很多要求，无疑会增大投资和运行维护量，事实是很多没有联网的可能。3.2、产品类型和功能选择问题对配电台变的补偿控制，有多种类型和不同功能的产品可供选择。城网台变多以无功补偿为主，很多要求有综合监测功能。农网不同场合要求不同，可考虑配电+补偿、补偿+计量，特殊用户可用配电+补偿+计量或补偿+综测。对监控功能的要求高，必然成本高、投资大。建议根据实际需要和使用场合，合理选择功能适用、价位合理的产品。实际工程上，不应出现一个变台安装有多个箱子的情况。3.3、控制量选取和控制方式问题很多专变补偿装置根据电压控制电容器补偿无功量，这种方式有助于保证用户的电压质量，但对电力系统无功补偿不可取。若只按

15、电压高或低控制，无功补偿量可能与实际需求相差很大，容易出现无功过补偿或欠补偿。从电网降低网损角度，取无功功率为控制量是最佳控制方式。3.4、补偿效果和补偿容量问题前面实例分析表明，配变低压补偿无功可提高配变功率因数，降低配变损耗，但只节点6配变装补偿，对10kV线路降损作用很小。因此，某条线路配变安装补偿数量少或补偿容量不足，影响全网（线路）降损和电压改善效果。前面计算方法确定补偿容量，对实际工程难以实现。配电网日负荷变化大，负荷性质不同，补偿容量要求也不同。大量工程实践表明，对动态补偿在配变容量20%-30%内。同时，对个别情况可能需要进行特殊处理。3.5无功倒送和三相不平衡问题无功倒送会增

16、加线路和变压器的损耗，加重线路供电负担。为防止三相不平衡系统的无功倒送，应要求控制器检测、计算三相无功投切控制。固定补偿部分容量过大，容易出现无功倒送。一般动态补偿能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗。对三相不平衡较大的负荷，比如机关、学校等单相负荷多的用户，应考虑采用分相无功补偿装置。并不是所有厂家的控制器都具有分相控制功能，这是工程中必须考虑的问题。3.6谐波影响和电容器保护问题 谐波影响会使电容器过早损坏或造成控制失灵，谐波放大会使干扰更加严重。工程中应掌握用户负荷性质，必要时应对补偿系统的谐波进行测试，存在谐波但不超标可选抗谐波无功补偿装置，而谐波超标则应治理谐

17、波。总之，由于配电网负荷、场合的复杂性，虽然装置容量小、电压低，却有很多值得认真分析和思考的问题。特别是台变补偿在户外，使用环境差，工程上应给予足够的重视。 4.0 无功补偿的效益分析与评价4.1、 配网无功补偿经济效益分析 配网的无功补偿经济效益非常明显，节能降损的潜力巨大。由于无功补偿经济效益分 析涉及很多内容，计算比较复杂，本文旨在对节能降损的经济效益进行非量化的理论分析， 为简化计算程序，采用了经济当量(每补偿1kVar的无功功率，相当于减少有功损耗的量) 来粗略计算经济效益，下面哈密和鑫矿业的实际情况进行分析。 4.2、10kV配电线路无功补偿效益分析 10kV线路补偿量可按公用变压

18、器装接容量的10%来确定。和鑫矿业两台主变变压器总容量为73341 kV·A，补偿容量可以确定为7000kVar。无功经济当量取0.06，电容设备按每年运行3000h计，每年可减少电量损失126万kW·h，按0.4元/kW·h的电价计算，每 年可有50万元的收益。 4.3、 配电变压器无功补偿经济效益分析 在变压器低压侧出口装设无功补偿装置，补偿容量按照变压器容量的25%计算，按补偿效果 ，低压侧补偿的无功当量值取0.12，根据和鑫矿业具体情况，可对容量100kV·A及以上变压器进行自动投切补偿，需补偿的容量为3500kV·A。电容设备投运按3

19、000h/a计 算，每年可节电20万kW·h，获得收益8万元。可见，配电变压器补偿的节能降损潜力也非常大。4.4、无功补偿的效益评价 按国电公司规定功率因数cos值达不到标准的，应督促装设补偿装置，以降低线损。电网实现无功补偿后，不仅降低配变用电设备的损耗，而且使高低压配电电流减少，导致线损率的降低，同主也降低了上一级导线线路的损耗。装设补偿装置应从长远利益出发，克服当前资金困难，安装无功补偿装置效益最大的是用户，其次是供电系统。我们对我公司所属农网用户，通过认真的分析计算，精心设计，为其加装了无功自动补偿装置，从而彻底解决了我公司下属企业的无功损耗大和供电电压偏低、不稳等难题，运行以来，取得了良好的企业效益，赢得了企业用户的好评。 进行合理的无功补偿的确是一条投资小、见效快、