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目前,在無功補償方面,變電所(站)和大用電客戶大多采用集中補償?shù)姆绞剑垂╇姴块T將高壓電容器集中安裝在變電站的10千伏母線上,電力用戶將低壓電容器柜集中裝設(shè)在0.4千伏母線上。集中補償?shù)膬?yōu)點是設(shè)備利用率高,便于維護管理,電容器的總?cè)萘肯鄬ι僖稽c,但集中補償存在以下不足之處:
(1)在變電站的10千伏母線上安裝高壓電容器,只能改善10千伏母線及以上供電設(shè)備的功率因數(shù),對于10千伏配電線路的功率因數(shù)還是沒有改善,10千伏線路的電能損耗不會減少。
(2)電力用戶在0.4千伏母線上安裝的低壓電容器柜,只能改善用戶配電變壓器及10千伏電網(wǎng)的功率因數(shù),對用戶內(nèi)部0.4千伏線路上的電能損耗還是起不到減少的作用。
(3)電力用戶的負荷是經(jīng)常變化的。當(dāng)用戶負荷減少或停了以后(如夜間停止生產(chǎn)或星期天),就必須及時將電容器減少或切除。否則無功電流將向電力系統(tǒng)倒流,引起線路電壓升高,加大電能損耗,給系統(tǒng)帶來極為不利的影響。如果用手動投切電容器,將增加麻煩;采用自動投切裝置將增加投資。
一些地區(qū)的供電部門為了防止用戶功率因數(shù)超前,就采用加裝反向無功電能表的方法,把用戶在輕負荷時因功率因數(shù)超前而向系統(tǒng)倒流的無功電量也計人用戶從系統(tǒng)吸收的無功電量之中。這就使用戶在裝了電容器的情況下功率因數(shù)仍然達不到供電部門規(guī)定的標準。不但花錢裝了電容器,而且仍然因功率因數(shù)計算值低而被罰款。
(4)目前供電部門考核用戶的加權(quán)平均功率因數(shù)是根據(jù)用戶有功和無功電能表連續(xù)累計的數(shù)字計算的,采用集中補償能夠?qū)崿F(xiàn)用戶加權(quán)平均功率因數(shù)符合供電部門的要求,但這反映不出用戶在系統(tǒng)高峰負荷時瞬間的功率因數(shù)值。即使用戶的加權(quán)平均功率因數(shù)都達到規(guī)定的標準,但在高峰負荷時可能功率因數(shù)是偏低的,而高峰負荷時正是特別需要節(jié)能的時候。
(5)集中補償不但如上述需要配電柜和自動補償裝置,而且還需建房子或在配電室中占面積,一次性投資大。
2.分散補償?shù)膬?yōu)越性
所謂無功分散補償,就是供電部門在10千伏配電線路變壓器的低壓側(cè)裝設(shè)電容器以補償變壓器的無功損耗;電力用戶在10千瓦以上的異步電動機旁,配備相應(yīng)容量的低壓小型電力電容器以補償電動機的無功功率。即對哪一部分的無功就在哪一部分補償,使無功分散補償,就地平衡;并使無功補償更接近于負荷線路末端,從而把電能損失減少到最低限度。它有以下幾方面的優(yōu)越性:
(1)供電部門可以使10千伏配電線路的損耗減小。
(2)電力用戶不僅可以滿足供電部門對功率因數(shù)的要求,而且可以使用戶內(nèi)部0.4千伏低壓線路上的損耗減小,使用戶取得無功補償?shù)淖罴呀?jīng)濟效益。特別是在農(nóng)村電網(wǎng)里,由于點多、線長、面廣,負荷季節(jié)性強,以及大馬拉小車等多種因素,自然功率因數(shù)很低,有的競在O.4以下,更適宜采用無功分散補償。
(3)電容器和電動機直接并聯(lián)在一起,一起投入和停用,可以保證無功不倒流,使用戶的功率因數(shù)始終處于滯后的狀態(tài)下。
(4)使用戶內(nèi)部0.4千伏低壓線路的無功電流大量減少,從而“釋放”出富裕容量,減少電氣設(shè)備的投資。
(5)無功分散補償安裝簡單、方式靈活多樣,既不需要專用配電柜和自動補償控制器,也不需要另外建房屋或在配電室中占地位。雖然在電容器的總?cè)萘可舷鄬τ诩醒a償會稍多一些、價格稍貴一點,但從總投資上比較相對于集中補償還少一點,至多相當(dāng)。也可以分期分批地裝設(shè),在設(shè)備投資方面用戶容易接受。
(6)將電容器安裝在異步電動機附近,可以提高電動機的端電壓,相應(yīng)減少電動機的電流,延長電動機的使用壽命。
以上是無功分散補償?shù)膬?yōu)點,但在某些情況下安裝的電容器數(shù)量會較多,過于分散會給運行維護帶來某些麻煩。這就需要與局部集中補償配合使用,以求得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。
3.如何確定電容器安裝的位置
(1)供電部門在10千伏線路上安裝時,可以把電容器放到變壓器低壓側(cè)的內(nèi)側(cè),當(dāng)變壓器停運后電容器可以向變壓器發(fā)電。這樣只要變壓器運行電容器就投入,以提高電容器的利用率。
(2)電力用戶安裝時,可以安裝在0.4千伏母線上,用三根導(dǎo)線把電容器并到母線上即可,不需配電柜、開關(guān)和刀閘。只是在檢修0.4千伏母線時要注意對電容器放電。對已裝集中補償柜的電力用戶,如果改裝,可以利用原有的配電柜,只是把電容器容量減少(按Q=I/SW預(yù)留)。將多余的電容器拆下分散安裝到大電動機上和負荷比較集中的地方。
(3)給異步電動機并聯(lián)電容器時,可以把電容器并到電動機控制器的負荷側(cè)或電動機進線處,電容器和電動機一起投入和停用。
4.應(yīng)用實例
采用了低壓小型電力電容器進行無功分散補償后,可取得明顯的經(jīng)濟效益,同時將10千伏農(nóng)網(wǎng)的線損率降低找到了一條切實可行的途徑。
例135kV德明變電所2008年底對10千伏線路上的117臺配電變壓器分別安裝了總?cè)萘繛?span>628千乏不同容量的低壓小型并聯(lián)電容器。經(jīng)過10個月的運行,與2007年1~10月份同期相比,線路輸送有功電量增長38%,無功電量下降19.5%;功率因數(shù)由0.16提高到0.79;線損率由14.57%下降到11.02,下降3.6%。2009年1~10月總的供電量719萬千瓦時,少損25.5萬千瓦時,平均每月節(jié)電2.55萬千瓦時。如電價按0.1元千瓦時計,每月可節(jié)約2550元。而投資的電容器費用為3萬元,不到12個月就可收回全部投資。
例2開發(fā)區(qū)一企業(yè)有一臺560千伏安變壓器,有三臺總?cè)萘繛?span>312千乏的電容器柜,月用電量17Zf千瓦時。2010年7月,為了解決職工的防暑降溫問題,安裝了兩臺75千瓦冷凍機組。
因現(xiàn)有變壓器容量已滿,這兩臺冷凍機組無法投入運行。原計劃將560千伏安變壓器增容為750千伏安,這樣需投資32萬元。2010年8月,該廠將原有三臺補償柜進行改造,只保留一臺96千乏容量的柜子,將其余單只容量14千乏的電容器全部拆除,并到30千瓦以上的異步電動機和負荷比較集中的地方,在10千瓦~22千瓦的26臺異步電動機上全部并上小型電力電容器。進過這樣改造以后,將一臺75千瓦的冷凍機組起動起來,變壓器高壓電流才26安,低于額定電流30安。只投資8000多元就解決了原計劃需32萬元才能辦的事。同時功率因數(shù)還保持0.99以上,每月還節(jié)電6000多千瓦時,為釋放0.4千伏系統(tǒng)的富裕容量找到了一條可供借鑒的途徑。
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