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低壓無功適度過補償技術

發布時間:2015年02月26日

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內容簡介:
電力系統中的大部分用電負荷都是感性的,未補償前功率因數為滯后,如果為補償系統無功而投入的電容器過多,則會使功率因數變為超前,這就是過補償。
在過補償的情況下,系統中出現容性的無功電流,使視在電流增大,因此使系統的損耗加大, 多投入了電容器反而使系統損耗加大,當然不是好事。另外,由于投入電容器會使電壓升高(這里電壓升高主要是因為供電線路的電感及變壓器的漏感造成,與同步 發電機的關系不大),在過補的情況下,電壓進一步升高,在夜間負荷較低電網電壓較高的情況下影響更大。因此人們總是不希望發生過補償。
但是任何事物都有其兩面性,過補償不一定總是壞事。
通常的無功補償廠家裝置都是安裝在變壓器的低壓側,在低壓側進行檢測并進行控制,將負荷的無 功電流補償掉,卻無法補償變壓器自身的無功電流。一般總認為變壓器自身的無功只能在高壓側進行補償,其實不然,通過在低壓側采取適量過補償的辦法,同樣可 以補償變壓器自身的無功電流。因為變壓器屬于理想元件,所謂理想元件就是能量傳送沒有方向的元件,同一臺變壓器,如果將高壓側接電源,低壓側接負荷就是一 臺降壓變壓器,如果將低壓側接電源,高壓側接負荷就是一臺升壓變壓器。根據這個原理,對變壓器進行無功補償在低壓側進行與在高壓側進行沒有區別。
對于為降低用戶力率電費(功率因數調整電費)而安裝的無功補償裝置,如果不采取適量過補償的方法,就有可能出問題。
以某單位為例:變壓器為S7-500kVA,高壓計量,用電設備主要是金屬切削機床, 一班生產,無夜班,每周五天生產,不生產時基本無負荷,月均用電量為2萬度。未安裝補償裝置之前月平均功率因數為0.5,按功率因數0.9為標準值,需加 收45%的力率電費。按功率因數0.85為標準值,需加收35%的力率電費。
假定安裝補償裝置后,在生產期間可以將低壓側功率因數補償到0.95,停產期間由于無負荷而沒有電容器投入。
那么根據cos(x)=0.95,可以算出x=18.2度,sin(x)=0.31,無功與有功的比值為0.31/0.95=0.33,由負荷形成的無功電量為20000×0.33=6600度。
由于該單位是高壓計量,因此變壓器自身的無功電流也會使無功表走數。該單位的變壓器為 500 kVA,按空載電流2%計算,則變壓器的無功功率為500×2%=10 kvar,每月形成的無功電量為10×24×30=7200度,每月的總無功電量為6600+7200=13800度,無功與有功的比值為 13800/20000=0.69,即tg(x)=0.69, x=34.6度,cos(x)=0.82,低于國家標準,還是要交力率電費。
從以上分析可以看出,對于這樣的用戶,不補償變壓器自身的無功電流是不可能完全消除力率電費的。
解決的方案有三種:
方案1,在變壓器的高壓側固定接一臺10 kvar的高壓電容器,這種方案為保證安全性較難操作。
方案2,在變壓器的低壓側固定接一臺10 kvar的低壓電容器,這就是一種低壓側的過補償方法,并且這臺電容器可以裝在補償裝置柜內,比方案1的操作簡單。但是要注意,這臺電容器的電源線必須單 獨引出接在補償裝置檢測用電流互感器之前。如果接在互感器之后,則當有負荷時會使控制器檢測到負荷無功電流減小,不以起到過補償的作用。
這種方案的一個優點是過補償的電流不會被補償裝置檢測到,因此補償裝置的功率因數顯示值不會變成超前,比較好看。
方案3,將無功補償控制器設計成具有適度過補償設定功能,并獎過補償量設定為10 kvar,這是最簡單的方案,這就要求補償裝置內部的最小電容器容量必須小于或等于10 kvar.或者干脆在補償裝置內部安裝一臺固定連接的10 kvar電容器,這樣可以省掉一臺交流接觸器。
這種方案的唯一缺點是補償裝置功率因數顯示值始終超前,比較難看,但是效果非常理想!
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