10kv线路无功补偿的研究.docx
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10kv线路无功补偿的研究
10kv线路无功补偿的研究
Xi工程大学本科毕业设计（论文）
小于平均无功负荷的2/3，考虑到无功功率不应送回，安装的补偿装置可以固定，但补偿容量应按最小无功负荷确定。
当线路中有较大的无功负荷点时，除了距线路起点的距离外，还应考虑较大的无功负荷点。
选择电容器时，应考虑过电压能力、短路放电容限、浪涌电流、工作环境和电容器的有功损耗等因素。
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第四章10KV线路无功补偿方案
4.110kV线路补偿方案简介
4.1.1本地无功补偿方案
这一方案也被称为“个人补偿”。
电容器直接安装在电气设备附近，并与电机的电源电路并联。
它们通常用于低压网络。
它采用可控硅或机械开关作为开关，通过本地电压传感器控制自动切换电容。
一般来说，电抗器是用来过滤谐波的。
它通过改变流入或吸收系统的无功电流来改变连接点处的系统电压。
实际上，它充当可变无功负载，并调整其值以保持交流电压恒定。
它通常适用于经常投入运行且负载相对稳定的中小型低压电机。
除了感应负载如电动机外，它还直接与电容器并联，电容器与电动机相同，同时停止。
停机后，电容器通过电机直接放电，电容器不需要另一个放电装置。
在运行过程中，电动机所需的无功功率由电容器就地提供，能量交换距离最短，电路电流可最大限度地减小。
在同一条线路的情况下，线路损耗与电流的平方成正比，因此电容器进行局部补偿，具有最佳的节电效果和较低的投资。
特别是能有效抑制设备瞬时电流波动对电网的影响。
然而，在一般工业生产中，现场环境相对较差，尤其是在金属粉尘含量高的冶金企业。
如果不能定期进行维护和修理，它通常是最脆弱的。
同时，对于频繁运行的设备，瞬时大电流的频繁冲击也是导致电容器容易损坏的一个方面，这样电容器的使用寿命很短。
由于随机启停，电容器的有效利用率也是最低的。
4.1.2分散补偿方案
分散补偿一般安装在10kV配电线路上，补偿位置和容量可根据各种传统的优化补偿方法确定。
有几种常见的方法:
（1）在城乡电网10kV和6kV配电线路的杆塔上成组安装高压电容器。
（2）低压电容器安装在公共配电变压器的低压侧。
（3）低压电容器安装在电力用户各车间的配电母线上。
这种补偿方法将电容器固定容量的补偿分散在变压器低压侧的输电线路中，克服了集中固定补偿容量大时浪涌电流过大的问题，能有效提高配电网的供电容量，节电效果好。
其优点是在低负载时，阵列可以相应地关闭
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防止过度补偿。
投资更经济。
4.1.3集中薪酬方案
集中补偿通常指为高压电力用户安装在区域变电站或降压变电站母线上的高压电容器组。
其优点是易于自动切换，利用率高，维护方便，事故少。
它可以降低配电网、用户变压器和专用线路的无功负荷和功率损耗。
这种补偿方法已被广泛使用。
集中补偿分为固定容量补偿和自动补偿，可以最大化变压器的容量潜力，增加负荷容量。
根据p。
s？
因为？
当功率因数COS？
？
当为1时，有功功率p等于变压器的视在功率s。
然而，自然功率因数通常在0.6和0.7之间。
如果没有补偿，电源变压器的效率将会提高。
例如，一个1000千伏安的变压器只能获得600至700千瓦的有效功率。
特别是自动补偿，功率因数可控制在0.95~0.98，增容效果更加显著。
电容器的充放电功能能有效稳定电压，提高供电质量。
电容器的安装环境也可以选择有利于日常维护保养，有利于延长电容器的使用寿命。
但是它的缺点是补偿容量大，投资大，不能解决低压电网的无功电流问题。
特别地，以循环方式接通和断开的自动补偿需要足够的放电时间来再次接通被移除的电容器。
电容配置容量相对较大，相应的损耗也较大。
虽然固定补偿的投资很小，但如果补偿容量太大，低负荷时很容易出现过补偿现象。
在启动和停止过程中，励磁涌流比较大，容易造成设备损坏。
城市电网无功补偿应按照就地平衡、电压调节方便的原则进行配置，可采用分散补偿和集中补偿相结合的方式。
目前，集中安装在我国城市中广泛使用，但分散补偿是测量这两种方法的最佳方式，因此应在380/2XXXX年内广泛使用。
Agent（Agent）是一种软件实体，具有感知和解决问题的能力，能够与系统中的其他Agent进行通信，完成一个或多个功能目标。
它可以在特定的环境中独立运行，通过与环境的交互不断地从环境中获取知识，并提高其处理能力。
多代理系统是由多个松散耦合的粗粒度代理组成的网络结构。
MAS有能力自己解决问题。
没有全局控制机制。
数据是分布式的，计算过程不一定是同步的。
它可以极大地克服单一智能体知识不完整和处理不准确的缺点。
由于电力系统本身是一个非常复杂的系统，在其运行过程中有许多并发运行和协同工作的机制。
因此，采用多智能体算法将整个电力系统模拟为一个多智能体系统，利用算法自身的特点将整个任务划分为多个子任务，并使用相应类型的智能体进行优化，从而提高系统的冗余和抗干扰能力。
例如，基于MAS的全网无功优化概念模型可以很好地解决单站运行造成的冗余度低、可靠性差的问题，解决九区图边界点频繁切换和某些点电能质量难以保证的问题。
其他新算法
除了上述算法外，近年来广泛使用的还有Box算法、混沌优化方法和粒子群优化方法。
装箱算法起源于非线性规划中的单纯形法。
它通过复杂形状的反射和收缩来寻找最优解，属于直接搜索法。
该算法不要求目标函数与控制变量之间有明确的函数关系，能够在整个可行域内实现优化。
混沌优化方法充分利用混沌变量的遍历性、随机性和规律性进行全局优化搜索。
该算法容易跳出局部最优解，收敛速度快，但计算精度不高，因此产生了变尺度混沌优化方法等一系列改进算法。
粒子群算法是一种基于种群优化的全局搜索算法，通过模拟鸟类的捕食行为来达到求解的目的。
它的收敛速度很快，但由于粒子群的快速收敛作用，很容易陷入局部最优。
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第三章10KV线路无功补偿
3.110kV线路无功补偿的必要性
在额定电压下，实现配电网无功平衡是保证电压质量的基本条件。
配电网无功平衡的基本要求是，配电网无功电源可能产生的无功功率应大于或等于负荷所需的无功功率和网内无功功率损耗。
为了保证运行的可靠性和适应无功负荷的增长，配电网应该有足够的无功储备容量。
当配电网的无功功率配置不当时，大量的无功功率可能会流过长的配电线路，降低配电网某些节点的运行电压。
当输送的功率恒定时，电流将由于电压下降而增加，从而增加线路上的功率损耗和电压损耗。
当配电网有足够的无功功率满足较高电压水平下的无功功率平衡要求时，配电网可以在较高电压水平下运行。
因此，应重视平衡系统在当前额定电压下的无功功率，并根据要求进行合理的无功功率分配。
对于10kV配电线路，低功率因数是一个常见的问题。
据统计，等级小于10kV（含10kV）的配电网线损占整个系统有功损耗的60%以上，其中相当一部分是由配电网中无功功率的流动造成的。
在安全可靠供电的基础上，提高电能质量，降低网络损耗。
通过增加10kV线路功率来解决这个问题，就是在基本完成系统有功功率传输任务的前提下，使配电网无功功率补偿解决如何传输和提供配电网无功功率的问题。
满足系统因素的目的是降低有功功率损耗，提高电压合格率。
我国配电网的发展相对落后，采用先进的电力系统控制技术也非常有限，配电网规划过程往往不能完全与区域经济发展相匹配。
特别是近年来，居民用电量高速增长，电网公共变压器容量越来越大，居民感应负荷越来越多。
与此矛盾相反，电网改造中安装的低压无功补偿装置受装置设计、安装、元件质量问题、运行维护等影响很大。
、以及许多设备在安装和操作之后不能正常运行等。
因为一系列的技术、经济和政策原因。
因此，配电网的低功率因数问题将长期存在。
针对当前形势，迫切需要研究和充分利用现有设备和技术资源来解决上述问题，提高功率因数，保证电压质量，提高电力系统的稳定性和安全性，减少资金和设备的浪费。
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充分发挥电力生产部门的经济效益。
3.2常见无功功率补偿方法
根据无功补偿设备在配电网中的不同安装位置，配电网中现有的无功补偿方式可分为以下四类:
变电站集中补偿、低压集中补偿、杆上无功补偿和无功负荷就地补偿，如图3-1所示。
图3-110kV输配电系统各种无功补偿方式示意图
3.2.1变电站集中补偿方法
配电网无功平衡可在变电站进行集中补偿，如图4-1模式1所示。
这样，补偿装置包括并联电容器、同步摄像机、静态补偿器等。
其主要目的是提高输电网络的功率因数，提高终端变电站的电压，补偿主变压器的无功损耗。
这些补偿装置通常连接到变电站的母线上。
其优点是:
在变压器容量不变的情况下，提供变压器的有功输出容量，增加供电容量，提高设备利用率；减少母线、变压器和高压输电线路的有功损耗，节约能源。
当负载变化时，可以在一定程度上调节母线电压，从而提高电压质量。
无功补偿自动控制装置可以实现电容器组的自动投切补偿，避免过补偿。
便于管理和维护。
缺点是补偿方法有一定的局限性。
只有补偿点以上的网络无功损耗可以补偿，而补偿点以下的网络损耗则不能补偿。
高压侧补偿，设备一次性投资大:
手动操作，开关容量大，开关冲击电流大；拆除和轻载时容易发生过电压，对系统的稳定运行有一定影响。
3.2.2低压集中补偿方法
目前，我国广泛采用的另一种无功补偿方式是配电变压器380Y侧集中补偿（如图3-1方法2所示）。
通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量为
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几十到几十万千瓦，根据用户负荷水平的波动，投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。
主要目的是提高专用变压器用户的功率因数，实现无功功率的就地平衡，对降低配电网和配电变压器的损耗起到一定的作用，也有助于保证用户的电压水平。
该补偿方法的投资和维护应由专用变压器用户承担。
目前，国内厂家生产的自动补偿装置通常根据功率因数自动切换电容器，并根据电压标准进行控制，以保证用户的电压水平。
其优点是:
（1）专用变压器或配电变压器的无功损耗可就地补偿，以增加变压器的有功负荷。
（2）可方便地与电容器组的自动投切装置配合，自动跟踪无功功率的变化，改变用户的总补偿容量，避免总补偿水平的过补偿或欠补偿，使用户的功率因数始终保持在规定范围内。
从这个意义上说，用户可以实现最佳补偿。
（3）集中补偿有利于控制用户的无功潮流，避免电网电压变化或负荷变化引起的电压波动过大。
当电压波动超过允许范围时，自动开关装置可以调节母线电压水平以改善电压质量。
（4）电容器组的基本原理根据用户的正常负载要求确定。
允许时间长，利用效率高，补偿效益高。
此外，低压集中补偿方式运行维护相对方便，事故率相对降低，补偿效益相应提高。
对于配电系统，除了特殊的变压器，还有许多公共变压器。
然而，面向广大家庭用户和其他小用户的公共变压器通常安装在室外的电线杆架上，补偿设备投资大，维护困难，容易控制和管理，是生产安全的隐患。
虽然这种方法能更好地降低电网损耗和提高电压，但在设备故障和维护不及时（这种情况仍然很常见）的情况下，会大大降低设备的利用率，大大降低补偿效果。
这样，配电网的补偿程度是有限的。
3.2.3杆上无功补偿方法
极点无功补偿也称为分散补偿或群补偿。
同杆补偿法是根据当地负荷分配配电系统所需的无功补偿容量，并在l0kV配电线路上安装电力电容器进行补偿，如图3-1方法3所示。
由于大量无功功率沿着配电网传输
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这使得配电网很难保持高损耗。
因此，在架空线路杆塔上安装l0kV户外并联电容器进行无功补偿，以提高功率因数，达到降损增效的目的。
其优点是:
（1）对于负荷相对分散的用户，实施内部无功分区控制和分区平衡有利于降低网内无功电流造成的损耗和电压损耗，补偿后的网络运行更加经济，体现了无功“分散补偿、局部平衡”的原则。
（2）可以提高设备的承载能力，特别是配电支线的补偿，可以改善输电线路的运行特性，降低损耗，提高电压质量。
改善我国配电线路长、负荷率低、有功和无功损耗大、端电压质量差的状况是最经济可行的措施。
（3）对于检查不同车间用电指标的用户，可以提高车间的功率因数，降低产品的单耗和生产成本，经济效益好，补偿方式灵活，电容器投切冲击电流小。
缺点是:
（1）只能降低10KV配电线路和变压器的无功负荷，不能降低10kV线路的无功损耗。
（2）由于设备安装位置分散，设备维护管理困难，补偿设备利用率低于集中补偿。
（3）如果安装在车间的电容器不能成组切换，补偿容量不能调整，补偿可能发生。
（4）集体薪酬的一次性投资大于集中薪酬。
由于这种补偿方式具有投资小、恢复快、补偿效率高、易于管理和维护等优点，因此适用于低功率因数、重负荷的长距离配电线路。
但是，由于负荷波动频繁，这种补偿方式主要补偿无功负荷，在重负荷条件下补偿度不能达到0.95。
由于安装在杆上的并联电容器远离变电站，存在保护配置困难、控制成本高、维护成本大、受安装环境和空间等客观条件限制等工程问题。
很容易发生。
3.2.4用户终端的本地补偿方法
用户终端的本地补偿模式是一种补偿模式，其中电压电平为0.4千伏、6千伏和10千伏的电容器并联到电动机，并通过断路器、负载开关、接触器和电动机同时接通和断开，如图3-1中的模式4所示。
主要用于5kW及以上电动机的无功补偿，特别是年运行小时。
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如果数量较大（一般在1000小时以上），或电压较低（如农村电网），或远离变压器，用户的补偿投资可在1-2年内全部收回。
采用这种方法是电机无功补偿的首选方法。
应用时必须注意两点:
不要过度补偿；当电机退出运行时，防止自激振荡。
其优点是可以降低线损率。
自XXXX以来的几十年中，同步电容器曾作为有功无功补偿在电力系统中发挥过重要作用，因此被称为传统无功动态补偿装置。
但是，由于是旋转电机，运行中损耗和噪声较大，运行维护复杂，响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。
然而，由于其自身的优势，它在高压输电系统中仍然发挥着重要的作用，即当系统电压降低时，它可以通过维持或提高其无功功率处理能力来为系统提供紧急电压支持。
另一方面，由于其体积大、噪声高、维护不方便和成本高，在中低压输电领域，大部分电容器已被并联电容器组所取代。
3.4.2并联电容器
设置无功补偿电容器是一种传统的无功补偿方法，在国内外得到广泛应用。
并联电容器根据其安装位置补偿无功功率通常有三种方式:
（1）变电站集中补偿；
（2）集中补偿用户；（3）用户终端的分散补偿方法。
电容器与网络的感性负载并联。
并联电容器补偿无功具有结构简单、经济方便的优点，但其阻抗是固定的，不能跟踪负载无功需求的变化，即不能实现无功的连续无级动态补偿。
3.4.3静止无功补偿器
自XXXX时代以来，同步可调相机已逐渐被静态增值税补偿器取代。
目前，同步可调摄像机在一些国家很少使用。
早期的静态无功功率补偿装置是饱和电抗器型的。
1967年，英国GEC公司制造了世界上第一批这种类型的无功补偿装置。
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电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用将晶闸管静态无功补偿装置推向了无功补偿阶段。
1977年，美国通用电气公司首次在实际电力系统中演示了运行晶闸管的静态无功补偿装置。
这种装置于1978年投入使用。
随后，世界各大电气公司相继推出了一系列具有自身特色的产品。
在过去的10年里，它占据了静止无功补偿装置的主导地位。
因此，静态无功功率补偿装置（SVC）已经成为一种静态无功功率补偿装置，特别是指晶闸管的使用，包括瑟斯顿控制电抗器-TCR和晶闸管开关电容器-TSC。
和混合装置（TCR+TSC）或机械开关电容器-MSC（即，TCR+FC。
技术合作研究+理学硕士）等。
随着电力电子技术的进一步发展，自XXXX以来，出现了一种更先进的静态无功补偿装置。
这是一种使用自切换相变电流电路的无功功率补偿。
有人称之为静止无功发生器，有人称之为高级静止无功发生器或静态电容器。
最近，日本和美国分别有几台静止无功发生器投入运行。
早期的无功补偿装置主要是在系统总线上并联或串联一定容量的电容器或电抗器的无源装置。
这些补偿措施改变了网络参数，尤其是系统总线上的波阻抗、电气距离和输入阻抗。
无源器件采用机械开关，不具备快速性和连续性的特点，因此不能实现电压上升或下降的短期校正功能。
SVC补偿装置可以看作是一个电纳可调的无功元件，它依靠电力电子器件的开关来实现无功功率的调节。
静止无功补偿装置在补偿系统时，不断调节并与系统交换无功功率。
同时，SVC装置响应速度快，能保持恒定的端电压。
根据相关文献，美国和日本都主张配电网基本不输送无功功率，无功功率短缺主要通过“就地补偿”来解决。
近年来，全国各地的配电线路上安装了大量并联电容器。
实践证明，在配电网线路上安装电容器具有投资少、见效快、降损效果明显、安装方便、维护工作量小、事故率低的特点，特别适用于农村电网中线路长、负荷点多的供电。
我国从变电站到用户负荷的供电线路大多为10kV线路，其负荷大致沿主线均匀分布。
补偿配电线路的位置和补偿容量是补偿前需要研究的重要问题。
以下是对10kV线路的补偿容量和最佳无功功率补偿的描述
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讨论了安装位置。
3.5无功补偿容量的确定
无功补偿的性能指标主要包括:
功率因数、线损、电压和补偿的经济等值。
无功功率补偿容量是根据这些性能指标计算的。
3.5.1基于功率因数的无功补偿容量计算
根据《电力系统电压和无功功率技术导则》，正常网络中电力用户的功率因数如下:
对于高压供电的工业用户，功率因数大于0.9，对于100千伏安及以上的其他电力用户，功率因数大于0.85。
当用户的自然功率因数达不到该标准时，必须安装无功补偿装置使其达到标准。
具体计算方法:
（1）补偿后的预期功率因数是多少？
2、计算补偿容量；
质量控制？
P（tg？
1？
tg？
2）？
p（其中:
质量控制要求的补偿能力（kvar）
11岁？
1？
？
1）（3-1）
cos2？
1cos2？
2p-最大负荷日平均有功功率（kw）cos？
1-补偿前的功率因数
（2）能否给出补偿后的预期功率因数cos？
这是一个范围吗（因为？
2，因为？
3）计算补偿容量时；
P（1111？
1？
？
1）？
问？
p（？
1？
？
1）（3-2）c2222co？
1co？
2co？
1co？
3
3.5.2降低线损的无功补偿容量计算
线损是电网经济运行的重要指标。
电网无功补偿的主要目的是降低线损。
根据线损降低来确定补偿容量的计算方法在实际补偿计算中很少使用，但它可以解释补偿容量与线损降低率之间的关系，具有一定的实用价值。
具体计算方法:
如果补偿前流经电网的电流为I1，其有功和无功分量为I1R和I1X，则
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