刍议城市配电网改造中无功补偿的应用

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1、刍议城市配电网改造中无功补偿的应用刍议城市配电网改造中无功补偿的应用　　随着我国城网建设的迅速发展，城市电网的改造工作也在不断地推进。而电力系统的无功补偿又能够有效地提高系统运行电压、减小网损，并提高系统的稳定水平。电力系统无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，而且可以降低有功网损和无功网损，使电力系统能够安全经济运行。　　电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率。直接消耗电能，把电能转变为机械能，热能，

2、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，如电磁元件建立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能。电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90℃。而电流在电容元件中作功时，电流超前电压90℃。在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180℃。如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能作功的能力，这就是无功

3、补偿的道理。　　对于电网而言，在高压电源侧或低压用户侧均可进行无功补偿。但是，在低压用户侧进行无功补偿，不但可以减少变压器和输电线路上的损耗，还可以提高变压器容量和输电线路的利用率以及减少负载端的电压变化率。所以，无功补偿装置的安装选择方案应该是安装在越靠近负载端越好。也即，我们考虑为达到降低用户用电成本的目的，应在配电网用户端适时安装无功补偿电容器，进行无功补偿是较好的补偿选择。　　(1)安装无功补偿器可以减少变压器和输电线路的投资装设无功补偿器后，在确保电网输送有功功率P不变的情况下，由于负载侧功率因素的提高，可以减少电网对视在功率的

4、供给。如图1所示，装设补偿电容器后，改善了负荷侧的功率因素，用电负荷所需要的无功功率由无功补偿电容器提供，使电网视在功率减小，S〃　　S'为无功补偿前的视在功率;S"为无功补偿后的视在功率;Q'为无功补偿前的感性无功功率;Q"为无功补偿后的感性无功功率;Qc为无功补偿提供的容性无功补偿功率;P为负载所需的有功功率;Φ1为无功补偿前的功率因数值;Φ2为无功补偿后的功角　　图1　有功功率一定下的无功补偿原理　　则　　为补偿前的线路电流;为补偿后的线路电流;IR为线路有功电流分量;IX为补偿前无功电流分量;(IX—IC)为补偿后线路无功电流分量

5、;IC为补偿电容器提供的无功容性补偿电流。　　因为在低压侧装设了电容器补偿无功功率，使变压器容量得到了节约，同时减小了线路电流，故在电网改造设计时，可大大节省变压器及输电线路的投资。而对已有的电网也可提高电网传送能力及容量的利用率。　　(2)通过无功补偿可以降低线损及变压器损耗　　设Zl为输电线路等效阻抗，Zl=R+jX;△P'为原线路的损耗，△P"为无功补偿后线路损耗;I'为原线路电流;I"为补偿后线路电流。　　的%。　　(3)安装无功补偿装置有利于改善供电质量　　在配电网中装设无功补偿电容器，还可以改善供电质量。线路电压的变化量可按下

6、式计算：　　　式中，U为线路电压;P为线路输送的有功功率;Q为线路输送的无功功率;R为线路等效电阻;X为补偿前输电线路等效电抗。　　安装无功补偿电容器后，线路电压的变化量用△U'表示，则：　　显然，△U'　　(4)通过无功补偿能够提高变压器及输电线路的利用率　　式中，Ul为网络线电压;Il为网络线电流。　　可见，在一定的电压和电流下，越高，其输出的有功功率就越大。在输出有功功率P不变，电压Ul不变的情况下，提高功率因数进行无功补偿，将使视在功率下降，使变压器的利用率得到提高。　　在设备容量不变的条件下，由于安装无功补偿电容器使功率因数得以

7、提高，这样可以减少总的无功功率，增加有功功率的传送，如图2所示。有功功率△P计算如下：　　P'为无功补偿前的有功功率;p"为无功补偿后的有功功率;Q'为无功补偿前的感性无功功率;Q"为无功补偿后的感性无功功率;Qc为无功补偿提供的容性无功补偿功率;P为负载所需的有功功率;S为变压器容量;Φ1为无功补偿前的功率因数值;Φ2为无功补偿后的功角　　图2　视在功率一定下的无功补偿原理　　如需要的有功功率不变，由于无功补偿使总的无功功率减小，故所需要的配变容量也相应减少，减少量△S计算如下：　　(5)通过无功补偿有利于提高电网的传输能力　　根据视在

8、功率与有功功率之间的关系P=S，在传送一定有功功率P的条件下，功率因数越大，也即无功补偿越强，所需视在功率就越小。因此，无功补偿可以提高电网的传输能力。　　无功补偿容量的确定是正确合理实施配网