并联电容器无功补偿的配置方法.docx

并联电容器无功补偿的配置方法(一)
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：
|

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。

负荷Q2的经济当量为：

式