高压无功补偿示例文档格式.docx
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0.95
0.67
≥0.91
炼油厂
1050
0.87
0.74
汽车厂
1000
0.88
0.76
≥0.93
化工厂
900
0.86
0.82
≥0.95
表1
站用电(kw)
变电站
12
≥0.9
表2
型号
电压(KV)
电阻(Ω/km)
电抗(Ω/km)
电缆
ZLQ2-3×
170
10
0.45
0.08
表3
(3)变电站采用单母线分段接线电缆供电方式,变压器总容量为4000KVA
(4)10KV电缆充电功率忽略不计
第二部分设计说明书
一、解题步骤说明
1、计算无功总负荷(明确无功性质:
感性还是容性)
1用电设备负荷无功
2站用电负荷无功
3电力线路负荷无功
2、设计无功补偿方案
1无功功率补偿设备的设计方案
1无功功率电源的选择
1方案一:
同步电动机
2方案二:
并联电容器
3方案三:
同步调相机
4方案四:
静止无功发生器
5方案五:
并联电抗器
2无功功率补偿装置容量的选择
1总容量
3无功电源容量的分区选择
1分区容量
4断路器(开关)的合理选择
②无功功率补偿装置位置的设计方案
1变电站高压(相对变压器而言)母线侧
2变电站低压(相对变压器而言)分段母线Ⅰ母
3变电站低压(相对变压器而言)分段母线Ⅱ母
4变电站低压(相对变压器而言)旁路母线上
3、各种方案之间的类比
1无功补偿设备
方案
额定电压
最高工作电压
额定容量
经济投资/台
数量
总体经济
优点
缺点
方案一
方案二
方案三
方案四
方案五
2无功补偿设备的位置
位置
断路器台数
刀闸数
电缆数
经济占地面积/平方米
占地面积
高压母线侧
低压分段母线Ⅰ母
低压分段母线Ⅱ母
4、选定最恰当的方案组合
5、绘制变电站电气主接线图
二、对待设计无功补偿装置的位置说明
电力系统中针对无功补偿装置的安装位置来说,都是只管补偿后面的负荷,不管补偿装置前面的负荷。
无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机之间的供电损耗,所以高压侧的无功补偿不能减少低压网侧的损耗,也不能使低压供电变压器的利用率提高。
根据最佳补偿理论,就地补偿的节能效果最为显著。
但是由本变电站采用的是集中补偿方式(装设在企业或地方总变电所6~35KV母线上,可减少高压线路的无功损耗,而且能提高本变电所的供电电压质量。
),故无功补偿装置安装在10KV母线上。
三、无功补偿装置选择的说明
无功补偿装置的选择在电力系统中都是有固定的原则——择优选用。
1、保证供电的可靠性;
2、设备的经济性;
3、设备的操作维护的方便性。
四、无功补偿装置的容量组合
根据相关的设备容量分区而制定。
具体的请参考计算书。
五、变电站主接线的确定
依据原始资料可知变电站的部分主接线方式为双电源供电,单母线分段送电。
然后添加无功补偿装置电气装置即可。
第三部分计算书
一、负荷反馈资料中的最大有功负荷计算
依据最大有功功率的计算公式:
式中:
为最大有功负荷,其国际单位为瓦(w)。
为同期启动系数(又名需用系数),其单位为1。
为统计有功负荷,其国际单位为瓦(w)。
为计算方便令1,2,3,4,5字符分别代表矿机厂,电机厂,炼油厂,汽车厂,化工厂(下同,不再重复说明)。
二、功率因数角的计算
依据功率因数利用反三角函数求出功率因数角,其计算公式为:
为功率因数符号,单位为1。
为功率因数值,单位为1。
为功率因数角,单位为度。
为反三角函数的代号。
自然功率因数角:
∵
∴
目标功率因数角:
三、最大无功负荷的计算
依据最大无功负荷计算公式:
为最大无功功率,其国际单位为乏(var)。
为最大有功功率,其国际单位为瓦(w)。
为功率因数角的正切值,其单位为1。
最大自然无功负荷:
∴
最大目标无功负荷:
四、电缆输电损耗(此处忽略不计)
依据功率损耗公式:
五、负荷资料整理
依据负荷求和公式:
为有功功率的求和公式符号
为无功功率的求和公式符号
最大有功负荷为:
变电站站用电负荷:
所以:
综上所述应该补偿感性的无功功率2292.6kvar
六、设计方案
1、无功补偿装置方案
方案一:
方案二:
同步补偿机(同步电动机同步调相机)
方案三:
静止无功补偿器
方案四:
2、无功补偿装置位置方案
变压器高压侧
低压侧Ⅰ母
低压侧Ⅱ母
七、方案之间类比
1、无功补偿装置的类比:
三种无功补偿类别的比较
类别
装置类型
同步补偿机
设备情况
静止电器,设备简单
旋转机械,要附属系统,设备复杂
静止电器,设备复杂
操作性
1、通过开关(断路器)投切,实现单向(容性)级差调节,开关投切次数和间隔均受到限制
2属于静态无功补偿,主要用于稳态电压调整和功率因数校正
3无功出力与电压平方成正比,调节效应差
4不增加投运点的短路容量
5不能分相控制
6本身不产生谐波,可配置成滤波器能吸收外部谐波
7设计中要校核谐振条件
8运行中本身损耗小
1通过控制系统实现双向平滑调节
2属于动态无功补偿,但响应速度受到限制(约100~400ms)主要用于调相、调压,换流站提供短路容量,对提高电力系统稳定性起一定作用
3调节效应好,过载能力强,可短期强励磁
4增加投运点的短路容量
6本身不产生谐波,也不能吸收谐波
7运行中要防止自励磁
8运行中本身损耗大
2属于快速动态无功补偿,响应速度快(1~20ms)主要用于调相、调压,电压的动态支撑。
提高电力系统的动态性能,抑制低频振荡,限制动态过电压,不平衡负荷的平衡化
3依靠增大设备容量,正常运行时感性负荷对容性负荷的覆盖,改善调节效应
4不能增加投运点的短路容量
5能分相控制
6本身产生谐波,电容器支路配置成滤波器可吸收本身和外部的谐波
8运行中本身消耗较小,但大于电容器
使用范围
1容量大小和设置地点灵活
2主要用于电力系统负荷变电站
1容量大小和设置地点均受到限制
2主用用于电力系统枢纽变电站和换流站
2主要用于电力系统枢纽变电站、换流站,也用于特殊负荷(如轧机、电弧炉、电气化铁道、升降机等冲击快速变化和不平衡负荷)
对运行的需要
1简单,运行维护要求低
2单位容量投资小
3运行费用低
1运行维护工作量大
2单位容量投资大
3运行费用极高
1运行维护工作量小于同步补偿机,但是要求较高技术水平
3运行费用较高
静止无功补偿器和静止无功发生器的比较
SVC(静止)
STATCOM(静发)
基本原理
控制或投切并联阻抗
通过电抗连接的控制电压或电流源
稳态特性
见图5.0.3-1和图5.0.3-2
高/低电压下的运行
恒阻抗/电纳
恒电流
大(电抗器,电容器)
小于SVC
损耗
1.0~1.5%
对暂态的影响
无
输出最大电流
电压控制及其响应
响应取决于系统强度,要求变增益控制
响应取决于系统强度,比SVC更快、更稳定
对传输功率、稳定及阻尼的改善
取决于容量和位置
取决于容量和位置,但性能大大优于SVC
初始通电
从高压系统直接通电
储存能量迅速充电到运行电压
闪变补偿
优于SVC
谐波产生
产生低阶谐波
产生高次谐波,取决于开关模式
系统及谐振
对既有谐振有影响
不影响既有谐振
滤波
通常要求无源滤波
通常不要求无源滤波
电压/电能质量改善能力
存在响应限制
性能大大优于SVC
2、无功补偿装置位置的类比:
三个位置的比较
高压侧
电压要求
1高压侧电压相对较高
2要求设备技术水平高
3相对操作较为复杂化
1低压侧电压相对较低
2要求设备技术水平不高
3相对操作较为方便
同Ⅰ母(负荷均分分段母线负荷相同)
经济性
1设备的电压越高那么对设备绝缘投资就越大,这样经济性反而不显著。
2占地面积较大,击穿电压影响较大。
3维修费用昂贵。
1设备的电压越低,那么对设备的绝缘投资就越小,这样经济性就较为明显。
2占地面积较小,击穿电压影响很小。
3维修费用较为便宜。
效果
1高压的无功功率补偿不明显
2增大了变压器的损耗
3降低了变压器效率
4可能造成无功倒送
1低压无功功率补偿较为明显
2降低了变压器无功损耗
3提高了变压器的效率
4几乎不会无功倒送
八、方案的选定
综上所述,选定合理的方案为:
并联电容器在变电站低压分段母线的两侧,且容量为均分方式。
九、电气主接线图