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    淺談變壓器低壓側無功補償容量的選擇分析

    來源:admin ??發布時間:2018-07-29 03:00


    淺談變壓器低壓側無功補償容量的選擇分析

      電網改造中,在工頻試驗變壓器(Transformer)的低壓側可以安裝一個一定容量的補償電容器,這個電容器可以起到無功補償的作用,不僅可以提高電網的功率因數,最大化減少電網中電能的損耗,還可以增強供電能力,起到了無功補償的作用。
      就目前的觀點來看,有人認為安裝的工頻試驗變壓器容量的補償容量比較小,不能完全補償低壓側所有的無功負荷。筆者以為,這種觀點是一種誤解。因為配變低壓側無功補償,僅僅是用來減少變壓器自身或者配電網方面的功率損耗的,它并不能減少向負荷輸送的無功功率,這是因為向負荷輸送的無功功率要經過低壓線路的電抗或電阻,因此,配電線路上的功率損耗并不能減少。根據以上分析,配電低壓側的無功補償容量的選擇是無用過大的,過大反而是一種浪費。并起不到多大作用。采取用戶端就地補償和配變低壓側補償組合的方式無疑是最佳的結合方式。
      1、節電原理分析
      在電網中,發馬達、變壓器等電力負荷基本都屬于感性負荷,這些設備在運行的時候是需要無功功率的。如果在電網中安裝無功補償設備,就等于給這些感性負荷提供了它們所消耗的無功功率,減少了電網向這些感性負荷提供無功功率,降低(reduce)了線路和變壓器等設備在輸送電能過程(guò chéng)中的損耗。
      2、無功補償的意義及具體實現方式
      2.1就無功補償的意義而言,筆者以為可以從以下幾個方面闡述:
     ?、艑o功功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)進行補償后,電網中的有功功率的比例常數無疑得到了提高;
     ?、齐娋W中,進行無功補償后,減少了相關的投資成本,減少了發電、供電設備的設計容量。干式試驗變壓器是采用了線圈環氧真空澆注成型,及CD型鐵芯的新工藝、新材料。與其同容量,同電壓的油侵式試驗變壓器相比,具有重量輕、體積小、造型美觀、性能穩定、使用攜帶方便、無滲漏油等優點。并有效地削弱了漏磁提高了絕緣強度和抗濕能力。特別適用于電力系統及各電力用戶在現場檢測各種電氣設備的絕緣性能,直流耐壓及泄漏電流試驗。是替代目前笨重的油侵式變壓器的首選產品。特別是對改建或者新建的工程項目,可以考慮采用無功補償的辦法,減少其設計容量,達到投資成本的控制問題(Emerson);
     ?、窃陔娋W中進行無功補償后,可以減低線路中的線損。因為無功補償后,可以提高電網中的功率因數,這樣的結果是電網中的線損率也得到了控制,提高了電網中有功功率的比例常數,這可以直接影響(influence)到供電企業的經濟問題。
      2.2電網中,比較常用的無功補償方式可以概括為以下幾種方式:
     ?。?)集中補償的方式方法:集中補償的方式主要是在配電線路中安裝相應的并聯電容器組,達到無功補償的目的;
     ?。?)分組補償的方式:分組補償的方式主要是在用戶車間配電屏和工頻試驗變壓(氣壓變量)器(Transformer)低壓側安裝并聯補償電容器,達到無功補償的目的;
     ?。?)單臺電動機就地補償的方式方法:在單臺電動機處安裝相應的并聯電容器。
      根據筆者的具體經驗,無功補償容量在確定的時候,有以下兩點注意事項:
     ?。?)為了避免造成倒送無功功率造成功機率損耗的增加,一定要避免過補償的現象,尤其是在輕負荷的情況(Condition)下,過補償是不能出現的,過補償是一種不經濟的做法;
     ?。?)在一般情況下,功率因數越高,補償容量所能降小的損耗將隨之變小,因此,功率因數提高至0.95是一種比較合理的補償方式。高壓試驗是試驗電氣設備絕緣性能好壞的電氣方面試驗。需要試驗的部件有變壓器、開關、避雷器、互感器。試驗過程需屏蔽來減小濕度。
      2.3具體實現方式探討
      在電網中,設計并聯連接電路,將具有容性功率負荷的設備與具有感性功率負荷的裝置并聯在同一電路中,使得能量可以在這兩種負荷之間實現交換,已達到感性功率負荷的無功功率由容性負荷的無功功率相互補償的目的。
      具體的補償容量可以通過下面的公式計算所得:
      tgΦ1=√1-cos2Φ1/cosΦ1
      tgΦ√1-cos2Φ/cosΦ
      Qk=p(tgΦ1-tgΦ)(kvar)
      式中:cosφ1、cosφ的意義如前所述;
      Qk:-所需補償容量(kvar);
      p-線路總功率(KW)。
      3、工頻試驗變壓器無功補償容量的選擇分析
      配變低壓側補償容量過大不但不經濟,而且還會造成過補償,造成經濟上的浪費。一般的過補償容易發生在變壓器(Transformer)空載運行或者電網中負荷較輕的情況。過補償可使得功率因數角超前、電源電壓升高或者出現無功功率向電力系統倒送的情況。
      功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)因數角超前具有一下壞處:
      (1)功率因數角超前可以減少電源的有功出力,所以電源與電容器之間仍有無功功率的交換情況;
      (2)功率因數角超前,電網中傳輸容性無功功率的現象仍然會造成電網中有功功率的損耗;
      (3)功率因數角超前可以造成無為的投資,造成投資成本的浪費。
      配變低壓側的補償容量過大,還會造成以下損失:當配變低壓側的補償容量過大時,如果出現電源缺相的情況,有可能發生鐵磁諧振過壓,造成電容器或者變壓器(Transformer)的燒毀現象。這不但造成投資的浪費,而且對設備(shèbèi)的安全運行埋下了隱患。
      為了有效防止配變低壓側無功功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)補償現象的發生,其補償容量不能超過配變的無功功率,這是配變低壓側無功補償的原則。變壓器綜合測試臺同時顯示三相電壓電流等18個參量;以數字儀表取代指針式儀表,全部試驗數據均在屏幕上實時(鎖定)顯示,避免了試驗過程中因視差、換算、計算等諸多因素造成的誤差。使測試精度更高。
      變壓器(Transformer)總的無功功率:Qb=Qb0+QbH(S/Se)2
      Qb=[I0%/100+Ud%/100?(S/Se)2]?Se
      式中:Qb0-變壓(氣壓變量)器空載無功功率,kvar;
      QbH-變壓(氣壓變量)器滿載無功功率,kvar;
      I0%-變壓器(Transformer)空載電流百分數;
      Ud%-變壓器短路(電流不經用電器,直接連電源兩極)電壓百分數;
      S-變壓(氣壓變量)器實際負荷,kVA;
      Se-變壓器額定容量,kVA。
      在應用過程中,為方便起見,將變壓器負載時總無功功率與額定容量之比的百分數稱作ΔQb。則滿負載時:
      ΔQb%=Qb/Se?100%=I0%+Ud%
      4、結論
      通過筆者對無功補償的節電原理及對變壓(氣壓變量)器低壓側無功補償容量的選擇進行分析探討,可以得出:
      在配變低壓側進行無功補償時,補償容量的選擇是不能過大的。在具體實行補償時,將用戶端就地補償與
      配變低壓側補償相結合的補償方式,不僅可以提高功率(high power)因數,而且可以最大化減少低壓線路損耗,無疑是取得最佳的經濟效益(Economic performance)的最佳途徑。

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