修--配电线路的无功补偿XXXX-3

110kV及以下配电线路的电压降与无功补偿2013年3月修改2目录线路电压降计算一、计算电压降的公式二、导线的电阻和电抗三、10kV线路电压降计算举例无功补偿一、什么是无功补偿二、举例说明无功补偿的作用及计算方法三、无功补偿需要的容量计算四、无功补偿设备介绍3线路电压降计算一、计算电压降的公式《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》规定：10kV线路末端的允许电压降为5％。1kV以下线路末端的允许电压降为4％。△U＝（r0+x0tgф）×L×P/U-----------------(kV)式中△U－电压降(kV)；r0－导线交流电阻（欧/km）；x0－导线电抗（欧/km）；ф－功率因数角（度）；4P－线路输送功率（MW）；L－线路长度（km）;U－线路标称电压(kV)。△U％＝△U×100/U二、导线的电阻和电抗线路的电阻为交流电阻，一般为直流电阻的1.2～1.3倍。表中感抗，根据线路导线排列的几何均距D查得。几何间距按下式计算：B○D＝3√AB×BC×CA○CA○5三、10kV线路电压降计算举例已知：1.O-A-B-C段导线为LGJ-150/20查表：几何间距1.5mr0=0.21欧/km）；x0=0.34（欧/km）；2.C-D-E段导线为LGJ-120/20查表：几何间距1.5mr0=0.27欧/km）；x0=0.347（欧/km）；3.分支线A-A1A-A2C-C1C-C2导线为LGJ-70查表：几何间距1.5mr0=0.46(欧)；x0=0.365（欧）；4．cosф=0.85tgф=0.62计算步骤：610kV母线35kV变电所0A1A2BCDEC1C22km1km1.5km3km4km2km4km1km2km200kW300kW250kW150kW100kW50kW350kWA71.求A点电压A点总负荷1400kWOA段线路长2kmOA段线路电压降：ΔUOA=（r0+x0tgф）×L×P/U=（0.21+0.34×0.62）×1.4×2/10=0.118kVUA=U-ΔUOA＝10-0.118＝9.882kV2.求B点电压B点总负荷900kWAB段线路长3kmAB段线路电压降：ΔUAB=（r0+x0tgф）×L×P/U8=（0.21+0.34×0.62）×3×0.9/9.882=0.115kVUB=UA-ΔUAB＝9.882-0.115＝9.767kV3.求C点电压C点总负荷650kWBC段线路长4kmBC段线路电压降：ΔUBC=（r0+x0tgф）×L×P/U=（0.21+0.34×0.62）×4×0.65/9.767=0.112kVUC=UB-ΔUBC＝9.767-0.112＝9.655kV94.求D点电压D点总负荷500kWCD段线路长2kmCD段线路电压降：ΔUCD=（r0+x0tgф）×L×P/U=（0.21+0.34×0.62）×2×0.50/9.655=0.05kVUD＝UC-ΔUCD=9.655-0.05＝9.605Kv5.求（E点）干线末端电压E点总负荷350kWCD段线路长4kmDE段线路电压降：ΔUDE=（r0+x0tgф）×L×P/U10=（0.21+0.34×0.62）×4×0.350/9.605=0.071kVUE=UD-ΔUDE＝9.605-0.071＝9.534kVΔU0E=（U-UE）/U×100%＝(10-9.534/10)×100%=4.66%5%合格。6.求分支线C-C1-C2末端电压C1点总负荷150kWCD段线路长1kmCC1段线路电压降：ΔUCC1=（r0+x0tgф）×1×0.15/9.655=（0.46+0.365×0.62）×1×0.15/9.65511=0.011kVUC1=9.655-0.011＝9.644KvC2点总负荷50kWCD段线路长2kmCC1段线路电压降：ΔUCC1=（r0+x0tgф）×L×P/9.644=（0.46+0.365×0.62）×2×0.05/9.644=0.0071KvUC2=9.644-0.0071=9.637KvΔU0C2=(10-9.637/10)×100%=3.63%5%合格。7.求分支线A-A2末端电压A2点总负荷300kWAA2段线路长1.5km12AA2段线路电压降：ΔUAA2=（r0+x0tgф）×1.5×0.30/9.882=（0.46+0.365×0.62）×1.5×0.30/9.882=0.0031kVUA2=UA-U=9.882-0.0031＝9.879KvΔU0A2%=(10-9.879/10)×100%=1.21%5%合格13无功补偿一、什么是无功补偿交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说没有消耗电能，即为无功功率。当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载（R、C、L电路），这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性电抗，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率，（即电容器向感性负荷提供无功功率。电容器相当于一个无功功率的发动机）。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为无功补偿。1435kV变电所10kV母线35kV进线变压器补偿的电容器组集中补偿10kV出线15I=IR+ILIC1I=IR+(IL-IC1)电动机补偿的电容器RXL10kV线路分散补偿16二、无功补偿的作用2.1扩容设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为Q，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为Qc，使电源输送的无功功率减少为Q′=Q-Qc，功率因数由cosφ1提高到cosφ2，有功功率P增加到P′。例：S=1000kVA，当cosφ1=0.7时，P=S×COSφ1=1000×0.7=700kW；当cosφ2=0.9时，P=S×COSφ2=1000×0.9=900kW；一台1000千伏安的变压器，当负荷功率因数为0.7时，可供700千瓦的有功负荷；当负荷的功率因数提高到0.9时，可供900千瓦的有功负荷。同一台变压器，因功率因数的提高而多供200千瓦负荷，是相当可观的。172.2降损（有功功率损耗）例：已知S=2000+j2000（kVA）Z=2.1+J4（Ω）Ve=10（kV）求：△P补偿无功功率QC=1300（kvar）时，求△P′计算公式：线路的有功损耗ΔP＝（P2+Q2）×R×103/U2------------kW线路的有功损耗ΔQ＝（P2+Q2）×X×103/U2------------kVAR18式中ΔP－线路的有功损耗（kW）;ΔQ－线路的无功损耗（kVAR）;P－线路有功功率（MW）;Q－线路无功功率（MVAR）;R－线路电阻（欧）X－线路电抗（欧）U－线路额定电压（kV）。19补偿前线路有功功率损耗ΔP＝（22+22）×2.1×103/102＝168kW补偿后线路无功功率为2000－1300＝700kVAR补偿后线路有功功率损耗ΔP1＝（22＋0.72）×2.1×103/102＝94.3kW有功功率损耗减少＝（168－94.3）/168×100％＝44％可见，无功负荷对电力网线损的影响是巨大的。降低电力网功率损耗的重要措施之一是尽可能减少无功功率在电力网中的传输，可以从提高负荷自然功率因数和无功功率的人工补偿两方面进行。2.3提高功率因数以前例说明:在三相交流電路中计算公式：S＝√3UI＝√（P2+Q2）20P＝√3UI×COSф＝S×COSфQ＝√3UI×SINф＝S×SINфCOSф＝P/S＝P/√（P2+Q2）在前例中P＝2000kWQ＝2000Kvar补偿无功1300kVAR后，Q1＝2000-1300＝700Kvar补偿前的COSф1＝P/S＝P/√（P2+Q2）＝2000/（√（20002+20002）＝0.707补偿后的COSф2＝P/S＝P/√（P2+Q12）＝2000/（√（20002+7002）21＝0.944采用无功补偿1300kVAR后，线路的功率因数从0.707提高到0.944。2.4改善电压质量例：已知S=2000+j2000（kVA）Z=2.1+J4Ve=10（kV）求：△U计算公式：△U＝（r0+x0tgф）×L×P/U-----------------(kV)式中22△U－电压降(kV)；r0－导线交流电阻（欧）；－x0－导线电抗（欧）；－ф－功率因数角（度）；P－线路输送功率（MW）；L－线路长度（km）;U－线路标称电压(kV)。补偿前补偿前的功率因数COSф＝0.707ф＝45°tgф=1.0电压降△U＝（r0+x0tgф）×L×P/U＝（2.1＋4×1.0）2/1023＝1.22kV电压降△U％＝1.22/10％＝12.2％补偿后补偿后的功率因数COSф＝0.944ф＝19.265°tgф=0.3495电压降△U＝（r0+x0tgф）×L×P/U＝（2.1＋4×0.3495）2/10＝0.70kV电压降△U％＝0.70/10％＝7.0％补偿无功功率QC=1300（kvar），在元件电阻小于电抗的电力网中，无功与电压损耗的关系是非常密切的，无功对电压质量影响是巨大的。减少电力网元件的电压损耗，提高用户末端电压质量的重要措施之一。24三、农村配电线路的无功补偿合理的配置1农村配电线的特点农村配电网多采用多分支辐射式单向供电的方式。这种方式负荷分散性大、密度小、随农业季节波动大、昼夜峰谷差大、用电设备配套也差。较之城市工业配电网供电半径长、导线较细、配电变压器平均负载率低，因此，农村配电线路的特点是：a)无功负荷大b)线损高c)功率因数低d)末端压降大。分散补偿的优点：在农村配电线路上进行无功分散补偿，相对于集中在35kV及以上变电站补偿，有以下优点。251）改善末端用户电压水平。目前不少农村配电线路延伸过长，负荷重。在高峰时，末端用户电压往往偏低10%～15%，而分散补偿则可就近提高末端电压，这对结构不合理而又暂未改造的线路，效果尤为明显。2）受系统电压和负荷波动影响。投切频繁.变电站集中补偿用的大容量电容器组，投切时产生的涌流、过电压对母线及设备的冲击及谐波yx影响大。有时因运行方式的改变，在缺乏其他调压手段下，变电站母线电压往往偏高，站内电容器组常会被迫退出运行。3）在变电站母线上集中补偿不能降低10kV线路线损。4）可节约投资。分散补偿每千乏投资约为中小容量集中补偿电容器组每千乏投资的2/3。2关于无功补偿装置的合理配置2.1坚持“无功就地平衡”的原则a)全面规划，合理布局，分散补偿，就地平衡。b)农村电网无功补偿的方式为：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。262.2补偿容量的确定及配置a)变电站。变电站安装电容器，其主要作用是补偿变压器的无功损耗及配电线路前段的无功负荷及无功损耗，同时可以进行调压。一般变电站的补偿容量，按照主变压器容量的10%~50%来补偿，要注意根据变电站的负荷性质、运行方式和调压要求，确定合理的补偿容量。b)配电线路。配电网是电力网的重要组成部分，其线损占电力网线损的比重很大。配电线路上电容器容量的确定，应按最大限度地降低无功损耗的原则来考虑，要根据无功负荷情况采取分散补偿的方式进行补偿。c)电力用户。各用户应按《国家电力公司农村电网电压质量和无功电力管理办法》中对功率因数的要求来确定补偿容量.27四、无功补偿需要的容量计算公式：需要的补偿容量Q(kVAR)=无功补偿容量计算系数K×被补偿负荷容量（kW）无功补偿容量计算系数K表改善前功因Cosθ1拟改善功因：Cosθ20.800.850.900.910.920.930.940.950.960.970.980.99Unity0.500.9821.1121.2481.2761.3061.