并联电容器无功补偿的配置方法(一)

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1、并联电容器无功补偿的配置方法(一)宁夏电力局马永宁前言采用力电容器并联补偿电网的无功负荷，由于具有单位投资少、电能损耗小、维护简单、搬迁方便等优点，在电力系统中得到广泛的应用。但是，目前采用的配置原则，大多用限定功率因数法或由经验决定。这种方法虽然简单易行，但经济效果却不是最合理的。本文将从并联电容器无功补偿装置(以后简称补偿装置)的改善电压和降低线损这两个主要作用出发，通过理论分析来决定补偿容量的配置和补偿地点的选择，以求得最大经济效益。这样做，虽然增加了计算工作量，但其经济效益是相当可观的。本文着重解决三个问题：一是区域性补偿容量如何确定；二是

2、补偿容量如何在配电母线和配电线路上分配；三是在配电线路上如何选择补偿地点。第一章区域性补偿容量的确定1．1概述决定一个供电区域的补偿容量，是进行无功补偿规划和安排年度计划的重要依据。这里所说的“供电区域”是指一个35KV及以上的变电站供电的配电网。本章将介绍两种计算方法：一种是我国目前常用的经济功率因数法；另一种是陈德裕同志于1977年提出的经济传输无功负荷法。前者计算简单、结果明确，但是因为忽略因素较多，经济效益差，适合于作为规划设计的粗略估算；后者虽然计算繁琐，但配置合理，经济效益高，应作为安排年度无功补偿计划的依据。上列两种计算方法，都是从经

3、济效益出发来计算无功补偿容量的，没有考虑电压水平的要求。因为，解决电压水平问题，除无功补偿外，主要应从改善电网结构来解决，此外还可以选择变压器分接电压、带负荷调压变压器、串联补偿等手段解决电压水平习题。51·2用经济功率因数法计算区域补偿容量本方法是根据供电区域至电源的电气距离和发电成本不同，采用不同的功率因数要求。电气距离分为三类七级，第一类负荷为发电厂直配负荷，按距离又分为五级；第二类负荷为经过一次升压和一次降压的负荷；第三类负荷为经过一次升压和两次降压的负荷。如图1·1所示为各类负荷示意图。各类负荷在不同发电成本时的经济功率因数如表1·1(见

4、32页)所列。补偿容量则按下式计算：式中：P——有功负荷；cos1——现有负荷的实际功率因数；cos2——按表1·1查得的经济功率因数。各类负荷的经济功率因数1·3经济传输无功负荷计算原理在电网中增装无功补偿后，能抵销一部分无功负荷，使电源送来的无功负荷减少，线损功率也随之减少。每增加单位补偿容量能减少的线损功率称为无功补偿的“经济当量”。由于线损功率减少而节约的价值，减去无功补偿本身所增加的运行费用之后，其剩余价值如果正好能在规定的年限内抵偿无功补偿的初投资，则这个相应的经济当量称为“临界经济当量”。电网中不同点的经济当量是不同的，某一点的经济当

5、量则是随着该点的无功负荷增长而增加。因此，经济当量为临时经济当量时的无功负荷，便称为该点的经济传输无功负荷，或简称经济负荷。把超过经济负荷的那部分无功负荷补偿掉，在经济上是合算的；而如果实际无功负荷低于经济负荷，则没有必要进行无功补偿。因此，计算无功补偿配置容量便成为计算经济负荷。一、基本原理图1·2表示由一个电厂经一条线路向一个负荷供电的最简电网，线损功率如下式式中：P和Q为通过线路的有功和无功功率，R为线路电阻，U为线路电压。线损功率对无功负荷的微增率(即该负荷点的无功经济当量)为：

6、 式中：C2为无功补偿单位容量投资值，为年折旧率，为投资的回

7、收率，为单的电能损耗。这里Q为用年平均无功负荷表示的经济传输无功负荷。如果用一个直流网络图示式(1．9)，则如图1·3所示，图中：E＝为直流电源“电势”，则相当于流过电阻R的“电流”。图1·3图1·2的等值计算电路但是，实际电网的接线是很复杂的，下面将分别叙述各种电网结构时的经济负荷的计算方法。从上面所述的计算原理可知，由于有功负荷不能“补偿”，线路的电抗不会产生有功损耗，因此在下述的计算中可予忽略。二、具有两个及以上分支的电网。图1·4所示有几个分支的电网，为计算第i分支的无功负荷的经济当量如下式；式中：QS＝Q—Qi为除i支路外其余支路的无功功

8、负荷。将(1·10)式变换一下，令mi＝mo，则Qi即为该支路的经济传输无功负荷。式(1·11)可用图1·5来表示，因此图1·5可作为带分支电网计算经济负荷的图解法。三、具有两个及以上的电源。图1·6表示两个电源的电网。如果电源的无功出力是无限的则无功负荷在两个分支的分配，应遵循线损最小的原则，不难求得：无功负荷应与其电阻成反比分配。同理，三个以上电源时，亦可用类似的方法图解。四、县有恒定的无功负荷分支线。在实际电网中，某些分支的无功负荷，比计算的经济负荷还要小；对用户专用线只要求其保证一定的功率因数。因此，这些分支称为不补偿分支。如图1·8所示。

9、负荷Q2的经济当量为：式（1·16）可用1·9的等值电路图解，其中不补偿负荷Q1可看作恒流负荷，Q2即为所求之经济负荷。五