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低压电网功率因数经济效益分析

 论文栏目:经济效益论文     更新时间:2018/3/13 9:23:42   

摘要:低压电网的功率因数直接影响企业生产用电的合理性与经济性,补偿电容器的安装位置选择直接影响企业生产成本及经济效益。合理的补偿电容器安装位置,既可以提高电网功率因数,又可以提高企业的经济效益。

关键词:低压电网;功率因数;补偿位置;经济效益

引言

企业高压配电室电源进线电压为6-10kV,电能经高压配电室集中授电,再分送到各变电所或各高压用电设备。变电所将6-10kV变为380V或660V供低压动力负荷。低压电网电压等级低负荷电流大,负荷多为感性负荷异步电动机,对感性负荷电网除供给有功功率外还要供给无功功率。当负荷功率及电压等级一定时,负荷功率因数越低其电流就越大,电网运行中的输电线路损耗功率、变压器内部损耗功率就越大,输电、变电、配电设备安装容量就越大,输电线路上电压损失大负荷端电压低负荷不能正常运行。因此,提高低压电网功率因数,可低降企业电网的功率损耗、电压损失,提高输电、变电、配电设备的效率,减少企业电费支附、降低生产成本、提高企业经济效益。

1低压电网功率因数的定义及提高方法

①低压电网功率因数的定义:变电所全部负荷从电源吸取总能量用于做功的多少,其表达式为式中P30———变电所有功计算负荷(或变电所总有功功率表的读数);Q30———变电所无功计算负荷(或变电所总无功功率表的读数);WP———变电所有功电能表读取的变电所一段时间内消耗的有功总电能;Wq———变电所无功电能表读取的变电所一段时间内消耗的无功总电能。由表达式可知,有功功率P30及有功电能WP增加,或无功功率Q30及无功电能Wq减小都可以使功率因数提高。②变电所低压电网功率因数提高的方法:低压电网提高功率因数的方法,一是提高负荷的自然功率因数,即在工作机械选配电动机时尽量选择功率因数高的电动机、电动机尽量满载运行、可采用同步电动机拖动的负荷尽量选用同步电动机;二是人工补偿提高负荷功率因数,在低压电网中安装静电补偿电容器提高负荷功率因数。

2企业电网运行功率损耗

企业电网运行功率损耗主要包括两个部分:一是输电线路运行功率损耗,二是变压器运行内部功率损耗。

2.1输电线路运行有功功率损耗

由上式知,输电线路中的电流大小反比功率因数、功率损耗反比功率因数的平方,当输电线路导线截面一定时,提高负荷功率因数可降低输电线路的功率损耗。

2.2变压器内部运行有功功率损耗

变压器内部运行有功功率损耗ΔP由两部分组成,一部分为空载损耗,另一部分为带负荷时绕组中的损耗,计算表达式为:提高负荷功率因数Q30减小,变压器计算负荷S30减小,变压器的安装容量SN•T减小其内部空载有功损耗、短路有功损耗减小,运行有功率损耗减小。

3提高低压电网功率因数经济效益分析

提高低压电网功率因数补偿电容器的安装位置如图1所示。补偿电容器集中安装在变电所低压配电室母线上、分散(分组)安装在各配电点母线上、单独与负荷并联三种补偿方式。①集中补偿方式:低压集中补偿是将电容器集中安装在变电所的低压配电室母线上,设专用开关控制。这种补偿方式能补偿变电所低压母线,包括变压器和前面高压配电线路及电力系统的无功功率,从而减小高压输电线路及变电所变压器的运行损耗,还可减小变电所变压器的负荷视在功率、减小变压器的安装容量。补偿电容器柜一般安装在变电所低压配电室内,只有当电容器柜较多时才考虑单设补偿室。电容器的利用率高、管理方便,但只能提高电源线路和变电所变压器的功率因数,不能提高变电所低压馈出线路负荷的功率因数,对变电所供电低压电网无节能效果。②分散(分组)补偿。分散(分组)补偿是将电容器分组安装在低压电网中各配电点母线上,设专用开关控制。这种补偿不仅能够减小高压输电线路和变电所变压器的无功功率,还能减小低压电网中各配点母线前各段低压线路的无功功率,从而减小电流、减小电网的运行损耗。分散(分组)补偿与集中补偿相比较电网运行较经济,但补偿电容器的利用率低于集中补偿,操作不够方便,初期投资较大。③单独就地补偿。单独就地补偿是将电容器直接与用电设备并联,用同一开关控制。这种补偿方式可以减小安装部位以前的所有高低压线路和电力变压器的无功功率,其补偿范围最大,补偿效果最佳,电网运行最经济。由于补偿电容器随负荷一同工作和停止,因此补偿电容器利用率低,初期投资成本大、管理不方便。单独就地补偿方式特别适用于负荷运行平稳、长期运行的大容量负荷及所需无功补偿容量较大的负荷,或由较长线路供电的电气设备。

4结语

合理选择低压电网补偿电容器的安装位置,可减小企业高低压输电线路运行损耗、电力变压器内部运行损耗,减少企业电费支附、降低生产成本、提高企业经济效益。企业供电系统中补偿电容器的安装位置,高低压侧的基本补偿宜采用集中补偿方式,综合采用分散(分组)补偿、单独就地补偿相结合的方式,以求经济合理地达到企业总的无功补偿要求、运行费用最低而经济效益最佳、企业电网电源进线处在最大负荷时的功率因数不低于电力部门的规值0.9。

参考文献:

[1]刘介才编.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,2014,12.

[2]张学成编.工矿企业供电[M].徐州:中国矿业大学出版社,2004,1.

[3]牛维扬,李祖明编.电机学[M].北京:中国电力出版社,2007,

作者:赵荣妹 单位:云南能源职业技术学院

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