無功補償

配電線路線損

一、無功補償：

無功補償原理,電動機的無功補償,配電變壓器的無功補償,變電站、配電室的無功補償、線路的無功補償。電力電容器及無功自動補償裝置。

二、配電線路線損：

10KV配電線路線損計算方法，降低農(nóng)村配電網(wǎng)線損的技術措施；，第一部分無功補償一、無功補償原理：

1、把據(jù)有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量，能量在兩種負荷之間互相交換，這樣感性負荷吸收的無功功率可完全由容性負荷輸出的無功功率中得到補償。根據(jù)公式可以看出，在有功負荷不變的情況下，提高cosφ后，就可降低視在功率，減少輸送功率損失。，2、無功補償?shù)哪康模禾岣吖β室驍?shù)（1）減少無功的占用比例；（2）減少無功電流在電阻上的電能損耗；（3）減少電壓損失。,線路功率損失為

為了減少功率損失，只有減少線路輸送的無功功率。有功負荷不變時，感性無功功率QL越大，損耗就越大，為降低無功功率QL，通常是在電路中并聯(lián)電容器，產(chǎn)生電容性無功功率QC，補償一部分QL。，3、功率因數(shù)的提高（1）當U、P一定時，功率因數(shù)越高，電流I越小，損耗也越小。（2）功率因數(shù)提高的意義

1）提高設備利用率；

2）提高電網(wǎng)的傳輸能力；

3）減少線路的電壓和功率損失；，

二、無功補償?shù)脑瓌t：

1、原則：全面規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡。

2、方式：集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主；高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主；降損與調壓相結合，以降損為主。,三、無功補償?shù)臉藴剩河脩粼诟叻遑摵蓵r的功率因數(shù)應為：高供戶和高供裝有帶調整電壓裝置的電力用戶功率因數(shù)為0.9及以上；其它100kvA（kw）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站功率因數(shù)為0.85及以上。，四、無功補償?shù)姆椒ǎ翰捎秒娏﹄娙萜骰蚓哂腥菪载摵傻难b置進行補償。主要有：過勵磁同步電動機；調相機；電力電容器。電力電容器補償有兩種方法：串聯(lián)補償和并聯(lián)補償。串聯(lián)補償：把電容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，用于高壓遠距離輸電線路上，用電單位很少采用。并聯(lián)補償：把電容器直接與被補償設備并接到同一電路上，用電企業(yè)大部分采用并聯(lián)補償?shù)姆椒ā?

五、提高功率因數(shù)與改善電壓質量：電力系統(tǒng)向用戶供電的電壓，是隨著線路輸送的有功功率、無功功率變化而變化的，當輸送一定數(shù)量的有功功率和始端電壓不變時，如輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大，送至用戶端的電壓就越低，當用戶功率因數(shù)提高后，向電力系統(tǒng)吸收的無功功率就要減少，電壓損失也相應減少，從而改善了用戶的電壓質量。因此，提高功率因數(shù)可以改善電壓質量。六、無功補償容量的計算：（一）按補償目的確定補償容量1、按提高功率因數(shù)確定補償容量,2、按提高電壓確定補償容量3、按降低線損確定補償容量例題1：電工基礎33題先求鎮(zhèn)流器的阻抗XL總阻抗為電流為功率因數(shù)為或無功功率為電容器電容量為例題2：某村有一臺10kv配電變壓器，位于電網(wǎng)末端，電源專用線路長是15km，線路電抗值為10Ω，線路電壓損失是650v，一次母線的實際電壓為9.4kv，試問需多大電容器容量才能使母線電壓達到10kv。

解：

。，例題3、有一工廠的負載功率因數(shù)是0.7，擬提高到0.9，問線損降低百分之幾？解：根據(jù)公式：,（二）按補償方式確定補償容量對于基礎數(shù)據(jù)不足的電氣設備可采用估算法，確定補償容量。（1）隨器補償：配電變壓器無功補償容量為：式中：I0％—配電變壓器空載電流百分數(shù)Ud%—配電變壓器阻抗電壓百分數(shù)

Se—配電變壓器的額定容量（kvA）β—配電變壓器負荷率,注意：1、補償電容器可接在高壓側，也可接在低壓側，效果是相同的。2、現(xiàn)在使用的電容器有兩種：干式金屬化低壓電容器；油浸式高壓電容器。3、安裝接線方式：通過低壓熔斷器直接接在配電變壓器二次出線，與配電變壓器同臺架設。存在問題是，當電源缺相時可能發(fā)生鐵磁諧振過電壓。4、補償容量必須小于配電變壓器的空載無功容量。

QC＝（0.95～0.98）Q0

（2）隨機補償：異步電動機的無功功率補償容量為：

機械負荷慣性小時（斷電后轉速緩慢下降）

機械負荷慣性大時（斷電后轉速迅速下降）

空載電流

式中：

Ue—電動機的額定電壓（kv）I0—電動機的空載電流（A）

IN—電動機定子的額定電流（A）

cosфN—電動機的額定功率因數(shù)

，空載電流也可按下式計算k——計算系數(shù)。當cosфe（3）線路補償線路一般采用串聯(lián)法補償裝置按輸送容量的要求計算。其安裝容量按線路平均負荷的2/3考慮。補償裝置安裝地點一般在距線路首端的2/3處，，（4）工廠、車間集中補償容量七、電力電容器1、電力電容器：又稱移相電容器，它的作用是電力系統(tǒng)的無功電源之一，用于提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。2、電力電容器運行的一般要求：1)電容器金屬外殼應有明顯的接地標志，其外殼應與金屬架構共同接地；2)電容器周圍環(huán)境無易燃易爆危險，無劇烈沖擊和震動；3)電容器運行的允許溫度，一般在±40℃；允許溫升：充礦物油的電容器為50℃，充硅油的電容器為55℃；4)允許過電壓，電容器組在正常運行時，可在1.1倍額定電壓下長期運行；5)允許過電流電容器組允許在1.3倍額定電流下長期運行。，電容器的接法，星--三角啟動電動機電容器接線圖，3、電容器組常見的故障、產(chǎn)生原因：1)滲漏油：搬運方法不當、安裝時用力過大、保養(yǎng)不當生銹、運行溫度變化劇烈等；2)外殼膨脹：內部局部放電或過電壓、使用年限過長等；3)電容器爆炸：內部發(fā)生相間短路或相對外殼放電；4)發(fā)熱：設計安裝不合理、通風條件差、接頭螺絲松動、長期過電壓、頻繁投切反復受浪涌電流影響；5)瓷絕緣表面閃絡：清掃不及時表面污穢；6)異常響聲：有“滋滋”或“沽沽”聲時，一般為內部有局部放電。。4、電容器組運行操作注意事項：1）斷路器的操作順序：正常情況全變電所停電操作時，先拉開高壓電容器支路的斷路器，再拉開其他各支路的斷路器；事故情況下，全站無電后，必須將高壓電容器組的支路斷路器先斷開。2）電容器的保護熔斷器突然熔斷時，在未查明原因之前，不可更換熔體恢復送電。3）電容器嚴禁帶電荷合閘，以防止產(chǎn)生過電壓；電容器再次合閘，應在其斷電3min后進行。，電容器熔絲保護接線圖，5、電容器組投入或退出運行時的注意事項：1）正常情況下，電容器組的投入或退出運行應根據(jù)系統(tǒng)無功潮流、負荷功率因數(shù)和電壓等情況確定。2）電容器組所接母線的電壓超過電容器額定電壓的1.1倍或的電流超過額定電流的1.3倍時，電容器組應退出運行；電容器室溫度超出±40℃范圍時，亦應退出運行；3）當電容器組發(fā)生下列情況之一時，應立即退出運行：電容器爆炸；電容器噴油或起火；瓷套管發(fā)生嚴重放電、閃絡；接點嚴重過熱或熔化；電容器內部或放電設備有嚴重異常響聲；電容器外殼有異形膨脹。，電容器組放電裝置圖，6、電容器自投裝置自投補償原理：根據(jù)母線電壓高低，由裝設的繼電保護裝置（或其它自動設備）自動投入或退出電容器組。無功功率自動補償分為兩種：交流接觸器自動補償裝置和晶閘管無功動態(tài)自動補償裝置。1)交流接觸器自動補償裝置：由自動補償器、交流接觸器、電流互感器、熱繼電器、空氣自動開關及電容器等元件組成。2)晶閘管無功動態(tài)自動補償裝置：采用無觸點大功率可控硅，由微電腦的綜合測試儀實時檢查電力系統(tǒng)無功功率或功率因數(shù)，控制并聯(lián)電容器電流過零投入、等電位切除裝置。電容器自投裝置接線圖,，自動補償裝置接線圖第二部分配電線路線損一、線損的概念“線損”是電能在傳輸過程中所產(chǎn)生的有功、無功電能（或功率）和電壓損失的簡稱。習慣上稱之的“線損”是指上述損失的有功部分。電壓損失與電壓降落（或壓降）。電壓降落（相量差）與電壓損耗（代數(shù)差）,配電網(wǎng)電能損失，包括配電線路和配電變壓器損失。由于配電網(wǎng)點多面廣，結構復雜，客戶用電性質不同，負載變化大，所以，計算出某一時刻或某一段時間內的電能損失是很因難的。進行理論計算時，要對計算方法和步驟進行簡化：（1）線路總電流按每個負載點配電變壓器的容量占該線路配電變壓的總容量的比例，分配到各個負載點上；（2）每個負載點的功率因數(shù)相同。，二、理論線損計算1、輸電線路損耗：（1）單一線路：（2）單相線路：（3）三相電力線路：，2、配電變壓器損耗（變損）：式中：P0——變壓器空載損耗（鐵損）；

PT——變壓器短路損耗；

I——通過變壓器的電流；

In——變壓器的額定電流。，附1：電阻的確定1）電阻的計算基本電阻R20

R20＝rL溫度附加電阻Rt

Rt=a(tp-20)R20負載電流附加電阻RI

RI＝βR20

β負載電流引起的導線附加電阻系數(shù)；

IMH20導線在20℃時，持續(xù)允許通過的最大載流量；

TMH架空線路最高持續(xù)允許溫度，TMH＝70℃線路實際電阻為R＝R20＋Rt＋RI

，2）等值電阻計算①基本等值電阻Re式中：

線路配電變壓器容量之和第i計算段后配電變壓器容量之和第i計算段導線電阻，②溫度附加電阻ReT

ReT=a(TP-20)Re③負載電流附加電阻ReI

ReI=I2Ar

Ar

等值附加電阻常數(shù)；

I計算用線路總電流；

IMH20i第i計算段導線最大載流量，附2：電流‘I’的確定：均方根電流法。（1）均方根電流：（2）平均電流：取修正系數(shù)K=IJ/IP（K與負載性質有關，隨電流變化而變化。）平均電流可用線路供電量計算得出：，3、電能損失計算：（1）線路損失功率：（2）線路損失電量：（3）線損率：（4）配電變壓器損失功率：（5）配電變壓器損失電量：（6）變損率：（7）綜合損失率：，4、線路電能損失的估算線路損失率：線路電阻R與阻抗的關系如果一個配變臺區(qū)有多路出線，對每一條線路測取一個電壓損失值，并用該線路的負載占總負載的比值修正，總的電壓損失百分數(shù)為：式中k值是與負載數(shù)量、導線截面、功率因數(shù)有關的系數(shù)。，5、低壓線路損失計算：低壓線路錯綜復雜，有單相、3×3相、3×4相及其組合線路等。（1）簡單線路的計算1）單相線路一個負荷在線路末端多個負荷均勻分布，2）3×3相一個負荷點在線路末端多個負荷均勻分布且無大分支線，3）3×4相A、B、C三相負載平衡，同3×3相；三相負載不平衡，中線電流不等于0一個負載時多個負載均勻分布時平均電流為I＝（Ia＋Ib＋Ic）/3

，取不平衡損失系數(shù)a，

式中分別是負載較小的兩相與最大負載相電流的比值。，a值見表

1.00.90.80.70.60.51.01.000.91.0031.0060.81.0141.0171.0300.71.0341.0381.0521.0780.61.0651.0721.0891.1191.1650.51.1101.1201.1411.1781.2331.313，（2）復雜線路的計算1）分支對總損失的影響主干線有n條相同分支線，分支線負荷均勻分布。主干線長L、電阻Rm，分支線長、電阻Rb。主干電阻Rm＝r0L分支電阻Rb＝r0總電流為I分支總電流為Ib＝I/n，主干總損失各分支總損失線路全部損失分支與主干損失比分支線損失占主干線的損失比例為/nL，一般分支線小于主干長度，/nL<1/n，2）多分支線路式中：L主干線長度

分支線長度

n分支線數(shù)

r0

單位長度電阻，3）等值損失電阻Re主干、分支導線截面相同時：主干、分支導線截面均不相同時：主干、分支導線截面相同時，各分支長度相等，4）損失功率三相三線a＝1，三相四線a值以主干線導線截面查表5）多線路式中：

M臺區(qū)線路數(shù)

I臺區(qū)總電流

Re1等值電阻，6）下戶線單相下戶線三相或三相四線下戶線例題1：一條10kv架空線路，導線用LJ－70，線間距1.5米，三角排列，導線每公里電阻r0=0.46Ω/km，線路每公里感抗x0=0.37Ω/km，線路長度20km。當輸送P＝400kw，Q＝300kvar時，求線路有功功率損失ΔP和無功功率損失ΔQ。解：線路中電流為：線路有功功率損失為：線路無功功率損失為：

例題2：某10KV專線線路長為15km，最大負載為1732KVA，最大負載利用小時數(shù)Tmax＝4000，導線單位長度的電阻R0＝0.16Ω/km，求每年消耗在這條導線上的電能？解：線路電阻：R＝R0×15＝0.16×15＝2.4Ω最大負載電流為：電能損失為：，三、電壓損失計算1、電壓降落（電壓降）：電流流過線路阻抗產(chǎn)生的電壓。線路始、末端線電壓的相量差（幾何差）；對于單相線路：對于三相線路：,2、電壓損失（電壓損耗）：線路始、末端線電壓的代數(shù)差；對于三相線路，線電壓損失近似計算：或：電壓損失百分數(shù)：，3、低壓線路中的電壓損失(近似計算)：由于低壓回路中電阻占主導地位，近似計算時功率因數(shù)可取為1，略去QX。單相二線制室內配線電壓損失的計算：

式中：Pph為單相用電設備的有功功率；

L為線路長度；S為導線的截面；

Uph為線路的額定電壓；

ρ為導線的電阻率；

cos?用電設備的功率因數(shù)。三相對稱線路的電壓損失的計算：

式中：PL為三相用電設備的有功負荷；

UL為線路的額定線電壓。，4、分支負荷的電壓損失可以分段計算，總的電壓損失為：5、電壓損失百分數(shù)：根據(jù)電壓損失率及電壓降估算補償無功功率時：并聯(lián)電容器補償無功容量QC后，提高的電壓為

（此式也可用來計算補償無功容量）

例1：一條10kv架空電力線路，導線為LJ－70型，導線排列為三角形，線間距離為1m，線路長度為10km，輸送有功功率為1000kw，輸送無功功率為400kvar,求線路中的電壓損失為多少？（導線的電阻和電抗分別為R0＝0.45Ω/km、X0＝0.345Ω/km）解：架空電力線路總電阻和總電抗分別為：電力線路電壓損失為：電壓損失百分數(shù)為：例2：一條10kv高壓配電線路，全線電抗XL＝4Ω，末端電壓只有9500v，裝了一組1000kvar電容器組后，電壓可提高多少？

例3：某10kv用戶專用線路，全長10km（已知線路電抗XL＝3.5Ω），在用戶側裝100kvar并聯(lián)電容器使用戶電壓提高多少？解：例2：例3：,例4：有一臺10.5/0.4kv、600kvA變壓器，其阻抗壓降ΔU％＝4.72％，二次側電壓為0.4kv，裝了一組0.4kv、240kvar三相電容器組，問能提高電壓多少？阻抗電壓：一次側施加電壓使其二次電流達到額定值，此時所施加的電壓。阻抗電壓百分數(shù)：阻抗電壓與額定電壓之比的百分數(shù)。根據(jù)阻抗電壓百分數(shù)估算補償無功功率時：，例5：某10kv用戶專用線路全長10km（已知電阻R0＝0.27Ω/km，電抗X0＝0.4Ω/km），負荷電流為100A，功率因數(shù)為0.7，當用戶投入并聯(lián)電容器后，使功率因數(shù)提高到0.95，試問大致可提高電壓多少伏？每月降低線路損耗多少千瓦時（每月以30天計算）？，需要思考的問題：