多臺變壓器無功功率補償?shù)淖顑?yōu)分布

多臺變壓器無功功率補償?shù)淖顑?yōu)分布當用戶有兩臺以上或多臺變壓器并聯(lián)運行時，其最優(yōu)補償容量的確定與單臺變壓器一樣；而不并聯(lián)運行時，就存在無功功率的最優(yōu)分布問題，其中包括無功功率電源的最優(yōu)分布和無功功率負荷的最優(yōu)補償兩個問題。確定多臺變壓器無功功率的最優(yōu)分布，可分為給定無功功率補償容量的最優(yōu)分布和無功功率負荷的最優(yōu)補償兩個方面。、給定電容器補償總?cè)萘康淖顑?yōu)分布給定電容器補償總?cè)萘吭诙嗯_變壓器二次側(cè)的補償點之間實行最優(yōu)分布的計算公式為8= 5書J耘〔千乏） Cl）式中： QCi為第i臺變壓器二次側(cè)應(yīng)分配的補償容量（千乏）;QC工為給定的電容器總補償容量（千乏）；Qi為第i臺變壓器補償前的總無功負荷（千乏）；Q工為各變壓器的總無功負荷之和（千乏）；Ri為第i臺變壓器支路的等值電阻（歐）R工為各變壓器支路電阻的總并聯(lián)值（歐）*P1按式（1）分配給定總補償容量可以實現(xiàn)最大線損節(jié)約。*P11&KV計蜀點圖1例1某10KV用戶有1#、2#兩臺變壓器，其一次系統(tǒng)接線如圖1所示。Sel=200KVA,Se2=315KVA；APKl=2.6KW,APK2=3.65KW；P1=100KW,P2=200KW；COSB1=0.7,COSB2=0.8。簡化等值電路及補償前的無功負荷如圖2所示。設(shè)給定電容器總補償容量為150千乏,問在兩臺變壓器二次側(cè)補償點之間如何分配？圖2解由圖（2）可得：Q￡=100+150=250（千乏）R1=7.42（歐）R2=3.68（歐）Q1=100（千乏）Q2=150（千乏）R￡=R1〃R2=7.42X3.68/（7.42+3.68）=2.46（歐）由式（1）可得1#、2#變壓器分配的最優(yōu)補償容量分別為=100-（250-150）X2.46/7.42=67（千乏）=150-（250-150）X2.46/3.68=83（千乏）QC1+QC2=67+83=150（千乏），正好與給定的總補償容量相等。二、無功功率負荷的最優(yōu)補償確定無功功率負荷的最優(yōu)補償，即確定各變壓器二次側(cè)的最優(yōu)補償容量QCi,其計算公式為：式中：QCi為第i臺變壓器二次側(cè)最優(yōu)補償容量（千乏）；Qi為第i臺變壓器補償前的總無功負荷（千乏）；Ka%,Ke%分別為無功補償設(shè)備的折舊維護費和投資回收率；KC為單位無功補償容量的綜合造價（元/千乏）；Ue為各變壓器的高壓側(cè)的額定電壓（千伏）；T為變壓器（電容器）年運行小時數(shù)；R工為各變壓器支路電阻的總并聯(lián)值（歐）；0為電能單價（元/千瓦?時）例2對于例1的用戶，設(shè)無功補償設(shè)備單位容量的綜合造價為KC=50元/千乏，折舊維護率和投資回收率分別為Ka%=15,Ke%=15,電能單價0.6元/千乏，負荷不變，變壓器運行小時數(shù)T1，T2分別為4000，5000小時，試確定各變壓器的最優(yōu)補償容量。解由式（2）可得第一臺變壓器的最優(yōu)補償容量為_ “5（15+15）-X50X102=100__'400--X7.42X0.6=100-42=汕“〔千乏）第二臺變壓器的最優(yōu)補償容量為tr2&_r5<15+15>X50 10=150_5000X3.68X0.6=150-6.3=8-2（千乏）

100補償后的功率因數(shù)100C0SX'_^/1002+C100-58)200=0.92200C0S甘2'_^002+(150-82)=0.95所以本例用戶按最優(yōu)補償?shù)墓β室驍?shù)合乎要求。淺談10kV配電網(wǎng)的無功優(yōu)化補償功率因數(shù)和無功功率補償?shù)幕靖拍罟β室驍?shù)：電網(wǎng)中的電氣設(shè)備和電動機、變壓器等屬于既有電感又有電阻的電感性負載，電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差，相位角的余弦COSQ即是功率因數(shù),它是有功功率與視在功率之比即COSO=P/S.功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度及用電管理水平的一個重要技術(shù)指標。無功功率補償：把具有容性功率的裝置與感性負荷聯(lián)接在同一電路，當容性裝置釋放能量時，感性負荷吸收能量，而感性負荷釋放能量時，容性裝置吸收能量，能量在相互轉(zhuǎn)換，感性負荷所吸收的無功功率可由容性裝置輸出的無功功率中得到補償。無功補償?shù)哪康呐c效果補償無功功率，提高功率因數(shù)在電網(wǎng)運行中，因大量非線性負載的運行，除了要消耗有功功率外，還要消耗一定的無功功率。負荷電流在通過線路、變壓器時將會產(chǎn)生功率與電能損耗，由電能損耗公式可知，當線路或變壓器輸送的有功功率和電壓不變時，線損與功率因數(shù)的平方成反比。功率因數(shù)越低電網(wǎng)所需無功就越多，線損就越大。因此，在受電端安裝無功補償裝置，可減少負荷的無功功率損耗，提高功率因數(shù)，降低線損耗。提高設(shè)備的供電能力由P=S.COSO可以看出，當設(shè)備的視在功率S一定時，如果功率因數(shù)COSO提高，上式中的P也隨之增大，電氣設(shè)備的有功出力也就提高了。降低電網(wǎng)中的功率損耗和電能損失由公式I=P/（3.U.COSO）可知當有功功率P為定值時，負荷電流I與COSO成反比，安裝無功補償裝置后，功率因數(shù)提高，使線路中的電流減小，從而使功率損耗降低：△P=I2R降低電網(wǎng)中的功率損耗是安裝無功補償設(shè)備的主要目的。改善電壓質(zhì)量在線路中電壓損失△U的計算公式如下：式中：△U——線路中的電壓損失kVP——有功功率MWQ 無功功率MvarUe——額定電壓KVR—線路總電阻QXL——線路感抗Q由上式可見，當線路中的無功功率Q減少以后，電壓損失△U也就減少了。減少用戶電費開支，降低生產(chǎn)成本。減小設(shè)備容量，節(jié)省電網(wǎng)投資無功補償容量的選擇3.1按提高功率因數(shù)值確定補償容量Qc.式中，P—最大負荷月的平均有功功率KWCOSO1COSO2——補償前后功率因數(shù)值。例如：某加工廠最大負荷月的平均有功功率為300KW，功率因數(shù)COSO=0.6，擬將功率因數(shù)提高到0.9，則所選的電容器容量為：按感應(yīng)電動機空載電流值確定補償容量。電動機的無功補償一般采用就地補償方式，電容器隨電動機的運行和停止投退，容量以不超過電動機空載的無功損耗為宜，計算公式：式中U——電動機額定電壓(kV)Io——電動機空載電流可用鉗形電流表測出，若粗略估算，也可用下式：Qc=(1/4~1/2)Pn式中Pn——電動機額定功率KW按配電變壓器容量確定補償容量配電變壓器低壓側(cè)安裝電容器時，應(yīng)考慮以下原則：在輕負荷時，防止向10KV配電網(wǎng)倒送無功，以取得最大的節(jié)能效果，根據(jù)配變?nèi)萘堪聪率接嬎悖篞c=(0.10~0.15)Sn(Kvar)Sn 配變?nèi)萘縦VA總之，無功補償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“全面規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡”的原則，要把降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主；又要把集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為主同時，供電部門補償與用戶補償相結(jié)合，以就地平衡為主，共同搞好無功補償?shù)呐渲煤凸芾韽亩〉脽o功補償?shù)淖畲蠼?jīng)濟效益。無功補償原理及意義1、無功補償?shù)脑黼娋W(wǎng)輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,熱能,化學(xué)能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能;只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進行周期性轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時,電流超前于電壓90°.而電流在電容元件中作功時,電流滯后電壓90°.在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180°.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,從而提高電能作功的能力,這就是無功補償?shù)牡览怼?、無功補償?shù)囊饬x（1）補償無功功率,可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)（2）減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計容量，減少投資，例如當功率因數(shù)COS屮=0.8增加到COS屮'=0.95時，裝lKvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW反之，增加0.52KW.對原有設(shè)備而言，相當于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量.因此，對新建、改建工程.應(yīng)充分考慮無功補償，便可以減少設(shè)計容量，從而減少投資。⑶降低線損，由公式厶P=（1-COS屮’）/COS屮X100%得出其中COS屮’為補償后的功率因數(shù),COS屮為補償前的功率因數(shù)，則COS屮'>COS屮，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了.減少設(shè)計容量，減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟效益.所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟效益的重要指標，規(guī)劃、實施無功補償勢在必行。3、 無功補償?shù)脑瓌t提高用電單位的自然功率因數(shù)，無功補償分為集中補償，分散補償和隨機隨器補償，應(yīng)該遵循：全面規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡；集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償主;高壓補償與低壓補償相結(jié)合，以低壓補償為主；調(diào)壓與降損相結(jié)合，以降損為主的原則。4、 低壓無功補償設(shè)備的組合元件無功功率自動補償控制器。根據(jù)電網(wǎng)無功功率是否達到無功設(shè)定值來控制電力電容器的投入和切除，并且有過，欠電壓保護功能無觸點可控硅模塊或智能復(fù)合開關(guān)電容器（內(nèi)帶放電電阻）熔斷器電流互感器避雷器開關(guān)電抗器（對無觸點開關(guān)起到過電流保護作用;對防止電容器過電流也起到抑制作用）另外，還裝配監(jiān)視用的電壓表，電流表，功率因數(shù)表和信號指示燈等。提高功率因數(shù)與節(jié)能降損的關(guān)系摘要：功率因數(shù)的高低關(guān)系到輸配電線路、設(shè)備的供電能力，也影響到其功率損耗。本文從理論上分析了提高功率因數(shù)對于節(jié)約電能，降低損耗，提高輸配電設(shè)備的供電能力方面的數(shù)量關(guān)系。關(guān)鍵詞：功率因數(shù)節(jié)能降損前言功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標，用電設(shè)備在消耗有功功率的同時，還需大量的無功功率由電源送往負荷，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗一定的有功功率的同時所需的無功功率。對于農(nóng)村用電負荷來說，主要是一些小加工業(yè)及照明負荷，其中大部分用電設(shè)備為感性負載，其功率因數(shù)都很低，影響了線路及配電變壓器的經(jīng)濟運行。通過合理配置無功功率補償設(shè)備，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達到節(jié)約電能，降低損耗的目的。功率因數(shù)與無功功率的關(guān)系功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備消耗一定有功功率與視在功率的關(guān)系，用cos申表示為：用電設(shè)備消耗一定的有功功率時需要的無功功率可表示為：由式⑴、(2)可得：q=pxtg申(3)所以功率因數(shù)由COS0提高到cos申2時，需增加的無功補償容量可表示為：式中p--用電設(shè)備消耗的有功功率，kwq--用電設(shè)備在一定功率因數(shù)時需要的無功功率，kvarqc--功率因數(shù)由cos申1提高到cos申2時需增加的無功補償容量，kvar巒、申2--補償前后的功率因數(shù)角由式(4)可以看出，為了提高功率因數(shù)，必須增加無功功率補償設(shè)備以減少無功功率。由于靜電電容器具有重量輕，安裝方便，投資少，故障范圍小，有功功率損耗小，易于維護，能實現(xiàn)自動投切控制等優(yōu)點。所以，安裝靜電電容器提高功率因數(shù)的方法目前在供用電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。輸配電線路的有功功率損耗與功率因數(shù)的關(guān)系由于線路使用的導(dǎo)線存在著電阻，電流通過線路時，線路自身要產(chǎn)生有功功率損耗，其有功功率損耗又與電流平方成正比，線路在輸送一定的有功功率時，線路的電流又與功率因數(shù)成正比。所以，線路在輸送一定的有功功率時，線路自身產(chǎn)生的有功功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比，提高功率因數(shù)就能降低線路的有功功率損耗，由于輸送一定負荷時線路的有功功率損耗可以用下式表示：提高功率因數(shù)前后線路的有功功率損耗可以分別表示為：式中6p--線路的有功功率損耗，kwi--線路輸送的電流，a6p廣0p2--提咼功率因數(shù)前后線路的有功功率損耗，kwCOS申廣COS申2--線路增加無功補償前后功率因數(shù)p--線路輸送的有功功率，kwr--線路的電阻，3u--線路的額定電壓，kv根據(jù)式(6)、(7)可知：功率因數(shù)提高后線路有功功率損耗下降的百分數(shù)可以表示為：變壓器的有功功率損耗與功率因數(shù)的關(guān)系4.1變壓器的銅損耗與功率因數(shù)的關(guān)系變壓器在運行中，輸出一定的有功功率時，其銅損耗與變壓器所帶負荷視在功率的平方成正比，而視在功率又與變壓器的功率因數(shù)成反比，即可表示為：提高功率因數(shù)前后變壓器的銅損耗可表示為：式中s--變壓器輸出視在功率，kvas1、s2--提高功率因數(shù)前后變壓器的視在功率，kvap--變壓器輸出的一定有功功率，kwpk--變壓器銘牌額定銅損耗，kwpt1、pt2--變壓器在提高功率因數(shù)前后的銅損耗，kwse--變壓器的額定容量，kvacos申「cos申2--功率因數(shù)提高前后值所以，提高功率因數(shù)前后的變壓器實際的銅損耗下降百分數(shù)可以表示為：4.2變壓器需用容量與功率因數(shù)的關(guān)系由于變壓器在輸出一定有功功率時，其需用容量(視在功率)與變壓器的功率因數(shù)成反比，所以當變壓器輸出一定有功功率時，功率因數(shù)提高就能減少變壓器的需用容量，從而提高變壓器的供電能力。根據(jù)式(8)可知提高功率因數(shù)后減少變壓器的使用容量5s可表示為：結(jié)束語通過上面的分析可以看出，提高功率因數(shù)對于節(jié)約電能，降低損耗，提高變配電設(shè)備的供電能力是極其有利的，特別是對于當前正在進行的農(nóng)村電網(wǎng)改造來說，除了應(yīng)該按《農(nóng)網(wǎng)改造工程技術(shù)原則》的要求進行踏勘、設(shè)計、施工外，還應(yīng)該根據(jù)農(nóng)村用電負荷的特點，合理配置無功功率補償裝置同農(nóng)網(wǎng)改造工程建設(shè)一并進行設(shè)計、施工，顯得更加重要。輕負荷時期減少變壓器損耗的運行方式摘要：分析了電力變壓器負荷與損耗的關(guān)系，提出了在輕負荷時期，可通過簡易計算，對負荷電流與臨界負荷電流進行比較，合理選擇110kV終端站和10kV配電變壓器的運行方式，達到減少變壓器損耗的目的。關(guān)鍵詞：變壓器；損耗；運行方式中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：BOperationmodestoreducetransformerlossesduringlight-loadperiod(GuangzhouHuangpuPowerSupplyBureau,Guangzhou,510700，China)Abstract:Therelationbetweentransformerloadsandlossesisanalyzedinthispaper.Theauthorsuggeststhat,bysimplecalculationandcomparisonbetweenloadcurrentandcriticalloadcurrent,appropriateoperationmodesformaintransformersin110kVterminalsubstationsand10kVdistributiontransformerscanbeselectedtominimizetransformerlossesduringlight-loadperiod.Keywords:transformer;losses;operatingmodes由于電力工程必須超前建設(shè)的特點，一些新投入的變配電工程在一段短時期內(nèi)(1?2a)負荷較輕。而變壓器的損耗在中低壓電網(wǎng)的線損中占的比例較大，尤其是輕負荷時占的比例更大。電網(wǎng)中存在一定數(shù)量輕載運行的變壓器，即所謂“大馬拉小車”的現(xiàn)象，無疑對降損節(jié)能不利，如何解決這個問題已是電力系統(tǒng)線損管理中的一個老話題。變壓器的負荷與損耗的關(guān)系變壓器的有功功率損耗是空載損耗和負載損耗之和?？蛰d損耗是一個常數(shù)，它不隨變壓器的負荷變化而變化。而負載損耗則是隨著負荷電流的變化而變化，它與負荷電流的平方成正比。在一定負載電流下，變壓器的有功功率損耗可用下式表示：P=P+P，0L式中P——變壓器的總損耗功率；P——變壓器的空載損耗功率；0P——變壓器在一定負載電流下的負載損耗功率。L負載損耗又與負荷電流I的平方成正比，即P=I2R，

L式中R——變壓器繞組的等值電阻。變壓器銘牌中給出了空載損耗P和額定負載損耗P,P可表示為:0KKP=I2R，Kn式中I——變壓器額定負荷電流。n至此，可得出變壓器在負荷電流為I時的總損耗值如下式：P=P+(I2/I2)P.0nK不同運行方式下變壓器損耗的比較運行中的變壓器，除了存在一定的有功功率損耗外，還要消耗一定的無功功率(勵磁功率和漏磁功率)，無功功率在聯(lián)接該變壓器電源側(cè)電網(wǎng)中也引起有功功率損耗，本文只討論不同運行方式下變壓器本身的有功功率損耗。兩臺相同容量變壓器分列運行與單臺帶全部負荷的比較此方式比較的前提條件是兩臺變壓器的負荷電流之和不大于其中一臺的額定電流。假設(shè)兩臺變壓器分列運行時，每臺帶的負荷電流均為I,此時兩臺變壓器的損耗之和為：P=2P=2[P+(I2/I2)P]. (1)2TT0nK如果兩臺變壓器的負荷由其中一臺兼供，另一臺變壓器停運備用，此時帶負荷的一臺變壓器損耗為：P=P+(4I2/I2)P. (2)1T0nK令P=P，由(1)式和(2)式可求得兩臺變壓器分列運行和一臺變壓器帶全部2T1T負荷時總損耗相等的臨界負荷電流值I',即 「—UZ⑶當IVI'時，單臺帶全部負荷運行的損耗小于兩臺分列運行的總損耗。當I>1'時，則兩臺分列運行時的總損耗小于單臺帶全部負荷的損耗。單臺不同容量的變壓器分別帶相同負荷時的比較假設(shè)兩臺不同容量的變壓器帶相同的負荷電流1(前提條件是I小于容量較小的一臺配變的額定電流)。容量大的一臺空載損耗為P，短路損耗為P，額定101K負荷電流為I；容量小的一臺空載損耗為P，短路損耗為P，額定負載電流為1n202KI。當兩臺變壓器的損耗相等，即P=P時，則P+(I2/I2)P=P+(I2/I2)P. (4)101n1K202n2K解(4)式可得臨界負荷電流I〃：當負荷電流IVI〃時，容量大的一臺損耗較大，當1>1〃時，容量大的一臺損耗較小。110kV終端變電站主變壓器運行方式的選擇一般新投入的110kV終端變電站都安裝兩臺主變壓器，而且在多數(shù)情況下負荷較輕。為了減少變壓器的損耗，根據(jù)2.1節(jié)可得，當兩臺主變壓器的平均負荷電流IVI'時，可選擇一臺主變壓器帶全站負荷，另一臺主變壓器備用的方式。為了保證供電可靠率，可安裝主變壓器備用自動投入裝置，當運行中的一臺主變壓器跳閘后，另一臺備用中的主變壓器自動投入運行。例如，黃埔供電局某110kV變電站，兩臺主變壓器型號為SFZ-40000/110,8空載損耗P=32kW,短路損耗P=162kW,額定電流1=2200A。代入(3)式得0Kn1，=691A。即當分列運行時每臺主變壓器平均負荷電流小于691A時，采用一臺主變壓器帶全站負荷，另一臺主變壓器備用自投的運行方式，可減少變電站主變壓器的總損耗，當每臺主變壓器的平均負荷電流等于或大于691A時，則采用主變壓器分列運行的方式較好。10kV配電變壓器運行方式的選擇一些新建的商住小區(qū)，建筑密集，報裝負荷較大，小區(qū)內(nèi)配電變壓器之間距離較短，區(qū)內(nèi)配電網(wǎng)的線損中，配電變壓器的損耗占比例較大。新建初期區(qū)內(nèi)入住率低，負荷較輕且較分散。而小區(qū)內(nèi)的配電工程一般按規(guī)劃用電負荷一步到位安裝配電變壓器，這就造成了“大馬拉小車”現(xiàn)象。另外，夏季高峰負荷與冬季負荷比較，冬季負荷較輕，每到冬季也會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象。解決這一問題的傳統(tǒng)做法是更換成小容量的變壓器。例如，把一臺630kVA的配電變壓器更換為315kVA的配電變壓器，以某變壓器廠產(chǎn)品參數(shù)為例作計算。SC-630/10型配電變壓器的參數(shù)為：3P=1800W，P=5270W，I=909.3A；SC-315/10型配電變壓器的參數(shù)為10 1K 1n 3P=1200W，P=3150W，I=454.7A。代入(5)式得I〃=260.2A。202K2n當負荷電流小于260.2A時，把630kVA變壓器換成315kVA變壓器，可以減少變壓器的損耗。如果有兩臺鄰近的630kVA配電變壓器，在低壓側(cè)用聯(lián)絡(luò)線聯(lián)結(jié)，兩臺配電變壓器的負荷由其中