低压电网末端无功电容就地补偿的三种实用方法

1、第 6 卷第 2 期武汉交通职业学院学报2004 年 6 月V ol. 6 N o . 2Journal of Wuhan Jiaot ong P oly technicJun. 2004低压电网末端无功电容就地补偿的三种实用方法袁 武( 武汉交通职业学院, 湖北 武汉 430062)摘 要: 长期的实验和数据统计证明, 对电网末端进行无功就地补偿, 可大大提高电网功率因数, 减小无功损耗。经过对三种无功电容就地补偿的运行原理和计算方法的分析可知, 特别是对农网末端用户, 可根据各自电网负荷的实际情况, 对该三种方法进行选用。关键词: 低压电网; 末端; 无功电容就地补偿; 三种方法中图分类号

2、:T P 272文献标识码: C文章编号: 1008-3146( 2004) 02-0067-03长期以来, 农村低压电网一直处于电网的最末端, 而农村电网的用户多为低压用户, 因此, 补偿低压无功负荷是农网无功补偿的关键。搞好低压补偿, 不但可以减轻上一级电网补偿的压力, 而且可以提高用户配电变压器的利用率, 改善用户功率因数和电压质量, 并有效地降低电能损失, 减少用户电费。低压无功补偿的目标是实现无功的就地平衡 , 通常采用三种方式: 随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。1 随机补偿随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接 , 通过控制、保护装置与电动机同时投切。农用电动机, 特别是排灌电动机,

3、 应优先选用此种补偿方法。随机补偿的优点是: 用电设备运行时, 无功补偿投入; 用电设备停运时, 补偿设备亦退出。不需频繁调整补偿容量, 而且投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、故障率低。为防止电机退出运行时产生自激过电压, 补偿容量一般不应大于电机的空载无功, 即, Q c3 U eI0 , 通常推荐Q c( 0. 950. 98)3 U eI0, 式中U e 额定电压I0 电机空载电流Q c补偿电容器容量电动机的补偿容量亦可由表 1 查得, 供参考。对于排灌电动机等所带机械负荷轴惯性较大的电机, 补偿容量可适当加大, 大于电机空载无功负荷, 但要小于额定无功负荷。由于排灌电机

4、总是在带有水泵机械负载的情况下断电, 这时电机转速将急剧下降, 即使补偿容量略大于电机空载无功负荷, 也不会产生自激过电压。对于排灌用普通电机, 可按下式确定补偿容量:Q c= ( 0. 50. 6) Pe( kvar)式中, Pe排灌电机额定有功功率( kW) 经统计, 一般电机的年运行小时数大于1000h, 选用随机补偿较其它补偿方式更经济。用户的补偿投资可在 12 年内全部收回。补偿电机无功负荷效果最佳。【应用实例 1】某厂风机的电机功率为169kW , 距配电房 150m , 导线截面 40mm 2。配电房已有集中补偿, 功率因数可达 0. 9, 采用末端补偿 40kv ar 后, 其

5、内线损耗减少 3. 2kW, 半年左右即可收回投资。收稿日期: 2004-02-19作者简介: 袁武( 1970-) , 男, 湖北武汉人, 武汉交通职业学院电子与计算机系副主任, 工程师。68武汉交通职业学院学报第 6 卷第 2 期表 1:与电动机常接的电容的最大容量电动机功率( kW )电容器的额定容量( kvar ) ( 功率数补偿到 0. 98)3000r/ m in1500r/ m in1000r/ m in750r / min5. 51. 872.483.33. 917. 52. 553.154.55. 14113. 744.956.66. 93155.16. 37. 889.91

6、8. 55. 747.228. 7912.21226. 828.5810.4513. 2309.310. 9512. 616. 53711.4713. 514.4320.544513.9515. 916.4324.755517.0518. 720.085723.2525. 59027. 927. 92 随器补偿随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧, 以补偿配电变压器空载无功的补偿方法。农网配电变压器, 尤其是综合用户配变, 普遍存在负荷轻、“大马拉小车”现象。在负荷低谷时接近空载。配电变压器在轻载或空载时的无功负荷,主要是变压器的空载励磁无功。其计算公式如下:Q 0 = I

7、0% Se10- 2上式中, Q 0 变压器空载励磁无功功率 ( kvar)I0% 空载电流百分数Se变压器额定容量( kVA)配电变压器空载无功是农网无功负荷的主要部分。对于轻负载配变而言, 这部分损耗占供电量比例较大, 导致电费增高。随器补偿由于补在低压侧, 故而接线简单, 维护管理方便, 且可有效地补装 300kvar 电容器, 就可以将功率因数提高到 0. 95, 从而增加有功功率 250Kw 。由于随器补偿属于固定补偿, 能有效地限制农网无功基荷, 补偿效果好, 具有较高的经济性,因此应提倡在各个容量等级的配变上进行随器补偿。特别是 64 系列、73 系列中, 容量在 50kVA 及

8、以上的配变和 86 系列容量在 125kVA 以上的配变更应进行随器补偿。确定随器补偿电容器的容量可参照表 2。随器补偿只能补配变的空载无功 Q 0 。如果补偿容量 Q c Q 0 , 则在配变接近空载时造成过补偿, 而且通过理论分析和大量的实验证明表明, 在此条件下, 当出现配变非全相运行时, 易产生铁磁谐振。为了减小该现象对正常运行产生的影响, 可利用以下经验公式进行推算: Q c= ( 0. 950. 98) Q 03 跟踪补偿偿配变空载无功, 使该部分无功就地平衡, 从而提跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制高配变利用率, 降低无功网损, 是目前补偿配变无保护装置, 将低压电容器组补

9、偿在大用户 0. 4kV功的有效手段之一。母线上的补偿方式。补偿电容器的固定连接组可【应用实例 2】某厂供电容量为 1000kVA, 功起到相当于随器补偿的作用, 补偿用户自身的无率因数 0. 7。原想增设一台250kVA 变压器, 解决功基荷, 可投切连接组用于补偿无功峰荷部分。投高峰用电时电力不足问题。采用末端补偿装置, 加切方式分为自动和手动两种。一般地, 用户负荷有第 6 卷第 2 期袁武: 低压电网末端无功电容就地补偿的三种实用方法69一定的波动性, 故推荐选用自动投切方式, 采用无 功负荷变化, 运行方式灵活, 运行维护工作量小。功补偿自动投切装置。此种装置可较好地跟踪无表 2:补

10、偿配电变压器空载无功的最大容量( kvar)(kVA)6451. 1-86 系列JB1300-73 系列JB500-64 系列SeGB300. 842. 72. 7501.34. 54. 075(80)1.96. 45. 61002. 37. 57. 5160(135)3. 311. 210. 1200(180)4. 214. 012. 6315(320)6. 320. 422. 4400(420)7. 626. 027. 3考虑到电机投运的不同时率和单台电机补偿容量的限制等因素, 对于较大的乡镇企业用户, 采用跟踪补偿比随机、随器补偿更能获得好的补偿效果, 而且不需要提高补偿度, 并可适当调

11、整各组电容器的运行时间, 使其寿命相对延长, 从而降低电器的购置、更新费用。但是, 跟踪补偿所需的自动投切装置较随机、随器补偿的控制保护装置复杂 , 功能更完善, 初始投资亦大一些。选择自动投切装置应特别注意其性能和质量。必须满足以下五个条件:( 1) 能根据无功负荷的变化自动投切电容器组 , 使功率因数保持在 0. 95 以上且不过补偿。( 2) 能实现电容器组自动循环投切, 使电容器、接触器使用机率接近、延长使用寿命。( 3) 元器件性能稳定可靠, 受环境影响小, 便于维护。( 4) 具有过电压保护功能。( 5) 在轻负荷时, 不会引起电容器组投切振荡现象。4 结论上述三种补偿方式均可对特

12、定种类无功负荷实现“就地平衡”的无功补偿, 降损节能效果好。补励磁无功为主, 排灌用电机可适当加大补偿容量。次种方式可较好地限制农网无功峰荷。经统计 , 平均年运行小时数在1000h 以上的电机, 采用随机补偿较其它补偿方式更经济, 补偿设备投资可在 12 年内收回。随器补偿应用于补偿配变空载无功, 属于固定补偿方式, 补偿容量不宜超过配变空载无功。次种补偿方式可削减农网无功基荷。对于容量在 50kVA 及以上的 64 系列、73 系列专用变、综合变, 均应提倡采用随器补偿。86 系列 125kVA 以上容量的配变, 也应采用此种补偿方式。跟踪补偿适用于 100kVA 以上专用配变用户。可以替代随机、随器两种补偿方式。不仅补偿效果好, 而且电容器组可得到较