10KV線路安裝無功補(bǔ)償裝置的可行性分析

【摘 要】在電網(wǎng)運(yùn)行中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定電能損耗，這部分損耗稱為線損率，線損率能有效反映電力系統(tǒng)中規(guī)劃生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理水平，加強(qiáng)線損管理，降低線損，可有效增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益，而無功補(bǔ)償是線損降低的有效方法，在10KV線路當(dāng)中，分析無功補(bǔ)償裝置的可行性，能改變功率因數(shù)，增強(qiáng)電網(wǎng)電壓，降低線損，確保最佳效益的獲得。

【關(guān)鍵詞】10KV線路；安裝；無功補(bǔ)償；裝置；可行性

在10KV線路當(dāng)中，電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生線損，線損率是電力企業(yè)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合指標(biāo)，線損可分成技術(shù)及管理線損，技術(shù)線損主要是由于節(jié)能降損技術(shù)降低線損的，而管理線損則是指經(jīng)過電力管理工作的強(qiáng)化，達(dá)到降低線損的目的，其技術(shù)措施是通過資金投入增加實(shí)施電力技術(shù)設(shè)備的改造，線損降低方法主要有環(huán)網(wǎng)合理運(yùn)行方法的確定，運(yùn)行電壓調(diào)整，三相負(fù)荷平衡，負(fù)荷曲線調(diào)整及電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)陌惭b，其中無功補(bǔ)償是線損降低的主要方法，經(jīng)過無功補(bǔ)償安裝的可行性分析，有效降低線損，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

1.功率因數(shù)與無功補(bǔ)償

功率因數(shù)所指的是電網(wǎng)當(dāng)中的電動(dòng)機(jī)、電氣設(shè)備與變壓器等裝置，此類裝置含有電阻與電感的電感性負(fù)載，其負(fù)載電流與電壓相量之間存有相位差，相位差的角度即相位角余弦是COS？準(zhǔn)，這就是功率因數(shù)。其中有功功率與視在功率之間的比值為COS？準(zhǔn)=P/S，功率因數(shù)作為電力系統(tǒng)重要的技術(shù)指標(biāo)，有效反映了電力客戶的用電設(shè)備應(yīng)用情況。無功補(bǔ)償是指在同一電路中，將含有容性的裝置和感性負(fù)荷進(jìn)行連接，在容性裝置進(jìn)行能量釋放的時(shí)候，能量可被感性負(fù)荷吸收。在感性負(fù)荷進(jìn)行能量釋放的時(shí)候，容性裝置也能吸收能量，相互轉(zhuǎn)換能量，感性負(fù)荷對(duì)無功功率的吸收，能在容性裝置所輸出無功功率當(dāng)中獲得補(bǔ)償。電網(wǎng)運(yùn)行中帶有感抗負(fù)載的時(shí)候，需要提供有功與無功功率兩種，其中，有功功率能把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能量，像熱能、機(jī)械能與光能等，而無功功率主要用在電路電場(chǎng)及磁場(chǎng)當(dāng)中，能有效維持磁場(chǎng)，像電動(dòng)機(jī)當(dāng)中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，并把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。又如變壓器里的交變磁場(chǎng)，促使電能傳遞，在線路當(dāng)中，無功功率作用是比較大的，交變磁場(chǎng)中，一周期吸收與釋放能量為相同的，不用消耗能量，這種是感性的無功功率，但在一周期里，上半周期充電與下半周期放電的功率相同，這種是容性的無功功率。

2.無功補(bǔ)償裝置安裝的可行性分析

2.1 10KV線路中無功補(bǔ)償裝置的節(jié)能分析

無功功率補(bǔ)償能增加電網(wǎng)的有功功率比例的常數(shù)，降低電力設(shè)備當(dāng)中的設(shè)計(jì)容量，降低投資，比如功率因數(shù)COS？準(zhǔn)從0.8增加為0.98時(shí)，安裝1KVA的變壓器，能夠多承擔(dān)0.18KW的負(fù)載，這相當(dāng)于加大了電力設(shè)備的容量，在改造及新建工程當(dāng)中，對(duì)無功補(bǔ)償進(jìn)行充分考慮，能有效降低設(shè)計(jì)榮來那個(gè)，減少資金投入，并獲得預(yù)期收益。根據(jù)公式P%=（1-COS？準(zhǔn)/COS？準(zhǔn)′）%，其中COS？準(zhǔn)為補(bǔ)償后功率因數(shù)，COS？準(zhǔn)′為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，當(dāng)加大功率因數(shù)之后，電路的線損率會(huì)下降，設(shè)計(jì)容量減小，投資相應(yīng)降低，線路中的有功功率輸送的比例會(huì)提高，并降低線損，這對(duì)企業(yè)之內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要影響，因此，實(shí)施無功補(bǔ)償裝置的安裝是勢(shì)在必行的，我國(guó)線路電網(wǎng)中，存在大量無功補(bǔ)償不夠，布置不是很合理的狀況，電壓等級(jí)為10KV以上的線路對(duì)無功補(bǔ)償裝置的需要量較大，合理運(yùn)用諧波治理與無功補(bǔ)償裝置，不僅能達(dá)到節(jié)能降耗作用，還能降低用電裝置損壞，有效保證10KV線路的安全可靠運(yùn)行。

2.2 10KV線路無功補(bǔ)償裝置安裝的經(jīng)濟(jì)效益分析

在10KV線路系統(tǒng)當(dāng)中，各類非線性電力設(shè)備消耗無功功率是比較大，尤其是運(yùn)行當(dāng)中的變壓器，對(duì)無功容量的消耗是比較大的，用戶終端的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)也是無功電能消耗的主要單元，如果10KV線路系統(tǒng)的無功消耗過多，無功補(bǔ)償設(shè)備不合理及不準(zhǔn)確的時(shí)候，對(duì)整個(gè)線路系統(tǒng)的功率因數(shù)均有影響，不能維持線路的高質(zhì)量輸送水平，使得電能消耗較多。在10KV線路電網(wǎng)當(dāng)中，無功補(bǔ)償所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是比較高的，并且應(yīng)該盡量將無功補(bǔ)償點(diǎn)選在線路終端位置，降低符合無功功率的損耗，并增強(qiáng)功率因數(shù)，有效降低線路損耗，這樣可取得較為明顯的經(jīng)濟(jì)效果。

2.3案例可行性分析

以某電力企業(yè)的選型線路為準(zhǔn)，通過線路狀況、分析及設(shè)備選型與節(jié)能分析為主，該電力企業(yè)的線路狀況為主線路的長(zhǎng)度是7.7km，線路的總?cè)萘渴?085KVA，這為線路統(tǒng)計(jì)，補(bǔ)償前的功率因數(shù)是0.7，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.95，補(bǔ)償后為假設(shè)值，補(bǔ)償前為計(jì)算值，線路負(fù)荷率為38%。此線路的負(fù)荷主要分成主線路的53﹟桿前與桿后，桿前的容量是3275KVA，桿后的容量是2810KVA，在10KV線路當(dāng)中，其負(fù)荷主要是石料廠與焦化廠，而其他企業(yè)的負(fù)荷并不大，線路在1年中的負(fù)荷變化也是不大的，因此，這條線路以工業(yè)生產(chǎn)為主，并且負(fù)荷分布較為集中，整條10KV線路的負(fù)荷分布不是很均勻，無功功率的缺額較大，此線路當(dāng)中，應(yīng)該分成兩點(diǎn)來補(bǔ)償，將補(bǔ)償點(diǎn)可分別選在11號(hào)桿與58號(hào)桿之前，通過計(jì)算之后，無功補(bǔ)償點(diǎn)11號(hào)位置之后58號(hào)位置之前的容量大體是3235KVA，線路的負(fù)荷率依照0.38來計(jì)算，安裝在11號(hào)位置的補(bǔ)償功率因數(shù)是0.7，而補(bǔ)償后功率因數(shù)設(shè)為0.95，通過無功補(bǔ)償?shù)娜萘抗接?jì)算補(bǔ)償?shù)臒o功量，其表達(dá)公式為：P=η×S×COS？準(zhǔn)；Q=P×[tg（1/COS？準(zhǔn)）-tg（1/COS？準(zhǔn)′）]，其中，η為負(fù)荷率，P為需要補(bǔ)償無功容量，Q為無功補(bǔ)償容量。經(jīng)過計(jì)算可知，此處要補(bǔ)償無功容量是626Kvar，那么實(shí)際選擇容量的時(shí)候，可選擇容量是600Kvar，由于無功變化較大，可選擇三級(jí)補(bǔ)償方法，也就是動(dòng)補(bǔ)200與400Kvar的容量。對(duì)于58號(hào)桿位置要安裝無功補(bǔ)償裝置，其容量大體是2970Kvar，補(bǔ)償功率因數(shù)由0.7變成了0.95，根據(jù)上述公式計(jì)算之后可知，需要補(bǔ)償無功容量是546Kvar，但由于負(fù)荷受到季節(jié)影響，在此處選擇的實(shí)際補(bǔ)償容量是500Kvar，也由于無功變化量較大，此處也選擇了三級(jí)的補(bǔ)償方法，也就是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償200與300Kvar的組合方法，通過無功補(bǔ)償裝置的安裝可行性分析，無功裝置的安裝是非常必要的，不僅能有效提高線路的補(bǔ)償容量，降低線路能量的消耗，還能用較少的資金投入獲得較大經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了10KV線路運(yùn)行的可靠安全性。在分析其他線路的時(shí)候，也可通過這類計(jì)算公式來分析線路的無功補(bǔ)償情況，并對(duì)無功補(bǔ)償裝置的可行性進(jìn)行分析研究，確定需要補(bǔ)償?shù)臒o功裝置型號(hào)，選擇恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償型號(hào)，獲得最大的投資效益，增強(qiáng)電力企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

3.結(jié)束語(yǔ)

在10KV線路運(yùn)行當(dāng)中，由于非線性負(fù)載存在，線路不僅要消耗大量的有功功率，還要消耗無功功率，在電能輸送過程中，因功率消耗，會(huì)產(chǎn)生一定線損，并且線損和功率因數(shù)成反比關(guān)系，功率因數(shù)越低，線路所需無功功率就會(huì)越多，其線損也越大，通過整個(gè)線路與節(jié)能分析選擇恰當(dāng)?shù)臒o功裝置型號(hào)，可有效降低線損，提高線路中的無功補(bǔ)償容量，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

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