第36卷第1期:0026—0029电力电容器与无功补偿V01.36,No.1:0026一00292015年2月PowerC印acitor&ReactiveP0werCompensationFeb.2015DOI:lO.14044/j.1674—1757.pc巾c.2015.01.006提高配电网电压质量的可行性方法张勇1。张梅2(1.白云供电局,贵州贵阳550014;2.贵阳供电局,贵州贵阳550001)摘要:配电网的电压质量直接影响用户电气设备的正常运行。电力系统故障,系统运行方式的改变,配电线路的规划设计不当,用户电气设备的功率因数、无功功率及有功功率的变化等因素都会导致配电网电压产生波动。通过对上述影响配电网电压质量的原因进行分析,找出提高配电网电压质量切实可行的方法。关键词:配电网;电压质量;电网改造;无功补偿FeasibleMethodstohnprovethe、blta龄Q硼【li锣ofDis埘bu60n№t、阳rkZHANGYon91,ZHANGMei2(1.BaiyunPowerSupplyBureau,Guiyang550014,China;2.GuiyangPowerSupplyBureau,Guiyang550001,China)Abst豫ct:neVoltagequalityindist曲utionnetworkwoulda讹ctdirectlyno珊al叩erationoftheutility’selectricequipment.Suchfactorsasfaultinpowersystem,variationofoperationmode,improperplanningdesignofdistributionline,v撕ationofpowerf孔tor,reactiveaIldactivepoweroftheutility’selectricale—quipmentcancausevoltagefluctuationindistributionne附ork.%efeasiblemethodoniⅡlpmVingVoltagequalityindistributionne“mrkisfoundoutbywayofanalyzingtllereasonwhichdkctstheVoltagequali—tyinabovedistr_ibutionnetwork.Keywords:dist曲utionnetwork;voltagequality;networkupgrading;reactiVepowercompensationO引言的。因此,10kV线路是按照能够同时满足以上两种负荷的电压要求来规划设计的[¨们。电力系统中,配电网处于整个系统的末端,其1.1影响用户电压质量的因素电压质量直接关系到用户电气设备能否稳定运行。1)上级电力系统发生故障或者运行方式的调当系统提供的电压低于用户电气设备的额定电压整造成配电网电压发生波动,从而影响提供给用户时,用户电气设备将不能正常运行,反之,当系统提电气设备电压的质量。供的电压高于用户电气设备额定电压时,将会造成2)配电网运行方式的改变,使得电网阻抗相应用户电气设备的使用寿命缩短,甚至造成电气设备地发生变化,从而导致母线电压波动;配电网中某损坏[1川。些电气设备因发生故障而停止运行,系统运行方式1配电网电压质量分析的调整都会造成配电网阻抗的改变及功率分布发生变化,从而使供电线路的电压损耗和电压损耗率配电网中,变电站10kV母线电压是随时变化发生变化,造成用户电气设备电压的波动。的,要保证提供给所有用户电气设备的电压都达到3)用户电气设备的功率因数、无功功率以及有合格是比较困难的。除上级系统对电压质量的影响功功率都是随时变化的,这将使供电线路的负荷电外,在配电网中,普遍存在10kV线路上既带有低流随之发生变化,配电网中各点的电压损耗和电压压动力用户负荷又带有低压照明用户负荷的情况。损耗率也相应地发生变化,造成用户电气设备的电由于低压动力用户与低压照明用户的电气设备在压波动。正常运行时。各自允许的电压波动幅度值是不同4)因各方面原因,配电线路规划不善.设计的收稿日期:2014-08.19・26・万方数据2015年第1期・无功补偿与滤波・张勇,等提高配电网电压质量的可行性方法(总第157期)供电线路较长.造成负荷过重,10kV线路末端电压损耗超出规定的范围[1l】。1.2配电网各电压等级电压允许偏差值根据全国供用电规则,对高压用户与低压用户,低压照明用户与低压动力用户电气设备允许电压偏差的规定是不同的。按照全国供用电规则规定,用户电气设备入口电压的变化幅度应在规定的标准以内:1)10kV电压等级电压允许偏差值为电气设备额定电压的一7%一+7%:2)0.4kV电压等级电压允许偏差值为电气设备额定电压的一7%~+7%:3)220V电压等级电压允许偏差值为电气设备额定电压的一10%~+5%。1.3实际运行中配电网电压质量存在的问题从实际情况来看,许多低压动力用户与照明用户是由同一条线路供电的。10kV线路上许多高压用户也并不一定都是直接用高压电的.大多数高压用户最终还是要将高压变成低压才能用电。实质上也是低压用户[¨71。因此,在解决配电网电压质量的问题上。着重解决好低压用户的电压质量问题具有更实际的意义。经调查分析,如果变电站10kV母线电压保持标准电压运行。在各个不同时段,某一条配电线路上高压用户电气设备最大电压波动范围为一5%~O,在规定的电压偏差标准之内。低压线路用户电气设备最大电压波动范围是一7.5%~+5%,220V电压用户电气设备电压偏差全部在规定的范围之内,0.4kV电压用户电气设备电压偏差有小部分不满足规定。但是,变电站10kV母线电压是随时在变动的,因此很难保证全部用户电气设备的电压质量在标准范围之内。1.4电压损耗和电压损耗率的概念对于配电线路,线路电阻为R,电抗为X,电源电压为以,负荷侧电压为玩,电源电压与负荷侧电压之差就是电压损耗△U,电压损耗与电源电压比值的百分数就是电压损耗率△脲。△皓卧玩。(1)△嘞=等舢%。(2)配电线路简化的等效电路原理如图1所示。根据图1所示的等效电路,在线路没有带负荷的情况下,负荷侧电压巩与电源电压以基本相等,当开关S合上后,接入功率因数为co印的滞后负荷电流,后,负荷侧电压将变为阢,此时卧◇0。配电线路万方数据等效电路的向量图如图2所示。图1配电线路等效电路原理图n昏1Pri眦ipkdi犍咖ofeqllivmemdrcllitof珊stribu吐onm弛DDC图2配电线路等效电路向量图ng.2Vectormag豫m0fe删硼lentciKllitofmstribu60nHne根据图2所示,AB=职co印,BC=Ⅸsin9,DC=E,c+AB+BC,而在电压损耗率△脲不大的情况下,以与0C近似相等,当电压损耗率小于3%时,oD与DC相差小于0.5‰,由此可得玑一DC=以H(Rcos妒以si婶)。(3)因此,单相线路电压损耗和电压损耗率公式可以近似地写成:△己,0(Rco印+Xsin妒);△如掣;(4)(5)U8△翰=雩笋×100%。(6)式中:P为单相有功功率,kW;Q为单相无功功率,kvaur;以为电源相电压,kV。在三相线路中△皓掣;(7)~j3U。△嘞=等}舢%。(8)式中:P为三相有功功率,kW;Q为三相无功功率,kvar;以为电源线电压,kV。2解决配电网电压质量的方案2.1配网电力线路改造1)对于城区某些10kV双电源环网配电线路,在线路联络开关开断运行的情况下。负荷高峰期单侧线路电流值也可达到300—500A。线路末端的电压降达到3% ̄4%。若某一侧变电站线路开关发生事故,停电线路的负荷倒由另一侧变电站供电后,此时这条配电线路的供电长度将增加约1倍.线・27・2015年第1期电力电容器与无功补偿第36卷路末端电压降将达到9.7%。因此,在配电网改造时,从解决电压质量问题以及供电可靠性方面考虑,增加配电线路的回数是行之有效的方法。2)在改造配电线路时采用绝缘导线架设,相同长度线路的感抗将比裸线架设的线路减少2,3,由三相线路电压损耗公式可知。降低线路感抗可以有效降低线路的电压损耗。3)由于10kV线路电压数值上是0.4kV线路的25倍,在有功功率、电阻、电抗及功率因数都相同的情况下。线路电压损耗和电源电压成反比。所以采用10kV线路供电时的电压损耗只有采用0.4kV线路供电时的4%,因此在条件允许的情况下,配电线路改造时可以尽量延伸10kV线路的长度,缩短0.4kV线路的长度。4)用户电器设备采用单相供电时,除了相线阻抗外,还要加上零线阻抗,单相线路电压损耗公式中电阻尺和电抗X比三相线路电压损耗公式中要大1倍:另外单相线路电压损耗公式中电源电压是相电压.三相线路电压损耗公式中电源电压为线电压。由此可见,当三相负荷基本平衡时,供电线路输送相同大小的有功功率和无功功率时,采用三相线路供电的电压损耗远低于采用单相线路供电的电压损耗。因此,低压配电线路进行改造时,采用三相供电并尽量使三相负荷达到平衡是降低线路电压损耗的一个有效方法。2.2对系统进行无功补偿一些配电网电压波动幅度较大,或长时间处于低电压运行状态.其主要原因是由于用户电气设备大量无功负荷和电网的压降造成无功补偿容量的不足.再加上长距离的输送无功功率,电网功率波动幅度较大所造成的酗]。电力系统中,变压器及供电线路的电感和电抗、用户的电气设备都会消耗无功功率。无功功率主要是由发电机提供的,而电力架空线路与大地之间的电容也会产生一部分无功功率,当系统提供的无功功率无法满足用户电气设备的无功功率消耗和电网的无功损耗时,就有必要投入无功补偿装置进行补偿[1]。视在功率、有功功率、无功功率和功率因数的计算式为:s=V研;尹毫£琉。印×104;Q=叩co印×10_3;c峰詈。由此可见。如果电网的有功功率P保持不变,・28・万方数据投入无功补偿装置后,将使系统的无功消耗降低,从而提高了系统的功率因素。根据电力线路电压损耗公式可知,提高系统的功率因数,降低无功负荷在电力线路中的传输,可以有效地减少电力线路的电压损耗.从而有效地提高了电网和用户电器设备电压的质量。为了保证对用户电气设备的正常供电,减少电力系统大量无功功率的流动是需要着重考虑的问题。采用的方法是尽量对用户电气设备所消耗的无功功率与电网的无功损失进行就地补偿。具体方法如下:1)加强无功补偿工作,鼓励使用大容量电气设备的用户安装电容器进行就地补偿,鼓励用户装设电容器的自动投切装置,使电容器随负荷的变化进行自动投切,从而提高用户电气设备的功率因数。在电量的计量上,采用双向无功电能表以提高大容量电气设备用户安装自动投切无功补偿装置的积极性。2)对有冲床、压机、轧钢等大容量电气设备的冲击性无功负荷,变电站可装设无功静止补偿装置或采用自动快速投切电容器组对电网进行无功补偿[21。3结束语除了对配电线路的改造之外,对系统进行无功补偿是改善配电网电压质量的有效方法。为了最大限度地减少传输过程中无功功率的损耗。提高输配电电气设备的效率。首先要满足整个配电网的无功平衡,其次满足变电站和配电线路的无功平衡。合理配置无功补偿装置,采取电力系统和电力用户就地补偿相结合以及变电站集中补偿与电力用户分散补偿相结合的方式可以有效地降低配电网的无功功率损耗,从而提高系统和用户的电压质量。参考文献[1]尚玉冰,周吉,李学山.采用动态无功补偿方式,改善变电所功率因数[J].电气开关,2004,42(5):27—30.SHANGYubing,ZHOUJi,UXueshanToimprovepowerfac-tor0ftlle8ubstati叩bydyTlalIlicreactiVecompensation[J].E1ectricS丽tchgear,2004,42(5):27—30.[2]谭亲跃.大容量脉冲功率系统对电能质量的影响研究[D].武汉:华中科技大学,2011.[3]夏祖华,沈斐,胡爱军,等.动态无功补偿技术应用综述[J].电力设备,2004,5(10):27—31.XIAZuhua,SHENF戗,HUAijun.Applicationsu咖a-Tization0ntechdogyofdynaIIlicreactivepowercoInpensa-tion[J].ElectricalEquipment,2004,5(10):27—31.2015年第l期・无功补偿与滤波・张勇,等提高配电网电压质量的可行性方法(总第157期)[4]胡铭,陈珩.电能质量及其分析方法综述[J].电网技术,2000,24(2):36—38.HUMing,CHENHeng.Survey“powerqualityanditsanal—ysismetllod8[J].PowerSyStemTechnolog)r,2000,24(2):36—38.[5]金立军,安世超,廖黎明,等.国内外无功补偿研发现状与发展趋势[J].高压电器,2008,44(5):463-465.JIN圳un,ANShichao,UA0“ming,eta1.Presentsituation蚰ddevelopr舱nt0freactiVepowercompensa如nbotllathome锄dabroad[J].Hi曲VoltageApp啪tus,2008,44(5):463—465.[6]张勇军,刘瀚林,朱心铭.地区电网感性无功补偿优化配置方法[盯.电网技术,201l,35(11):141—145.zHANGYongjun,UUHanlin,ZHUXinlIIing.0ptimalcon-fi昏lmtionofinductiVereactiVepowercompens砒orsinre一画onalpowernetwork[J].PowerSystemTechn0109y,2011,35(11):141—145.[7]李宏,董瑾.无功补偿技术的研究[J].现代电子技术,2011,34(6):175—178.UH帆g,DONGJin.DeVelopment0freactivepowercompen—sati∞tecllIlolog)r[J].ModemElec咖nicsTechIlique,2011,34(6):175—178.[8]王凌谊,侯世英,吕厚余,等.电力系统无功优化与无功补偿[J].电气应用,2006,25(10):96—99.WANG“ngyi,HOUShiying,【ⅣUHouyu,eta1.Varopti—miz撕on8ndcompensationofpowersy8tem[J].Electro诞.ch—rIicalApplication,2006,25(10):96—99.[9]刘娅.变电站无功补偿分析[J].电力电容器与无功补偿,2009,30(6):19—22.UUYa.Analysisontllereactivepow船compensationofsub-station[J].PowerCapacitor&ReactivePowerCompensa.tion,2009,30(6):19之2.[10]肖冠军.变电站设计中的电压调整与无功补偿[J].建筑电气,2008,27(10):24—27.XIA0Gu粕jun.VoltageregIllationandreactivepowercompensationint|le鲫bstationdesigIl[J].BuddingElec・万方数据tric蛔,2008,27(10):24—27.[11]于兴鹏,刘秀红.高压电机无功功率就地补偿技术[J].电工技术,2008(6):24—26.[12]葛永超,魏玮.10kV配电线路的优化设计与节能措施分析[J].电子测试,2013(18):137—138.GEYongchao,WEIWei.10kVdistIibuti仰lineoptimalde-sigIl锄denergysavingmea叭res[J].ElectmnicTest,2013(18):137—138.[13]李华申,张永,杨磊.无功补偿的意义及补偿方式的选择[J].电气技术,2009(7):46—48.UHuasen,ZHANGYong,YANGki.弧e眦觚ingofreac-tivepowercompensation锄dtllechoice0fconlpensation[J].ElectricalEngineering,2009(7):46-48。[14]李征兆.中低压配电网的无功补偿优化[J].农村电气化,2006(9):58—59.[15]王乙伊.低压配电网无功补偿方式的研究[J].广东电力,2007,20(2):33—36.WANGYiyi.ResearchonreactivepowercoⅡlpensatingmodesfor10wvoltagedistdbuti∞network[J].Gu锄gdongElectricPower,2007,20(2):33—36.[16]岳平,董建新,吕春美.新型并联电容器智能投切装置的研究与实践[J].华东电力,2012,40(11):2020—2024.YUEPing,DONGJi粕]【in,LYUChunmei.Innovationre.seaI℃h粕dpracticeofanewmtedvoltage10kVinteUi-gentswitchdeviceforp删elcompensationc印acitor[J].E8stChinaEleetricPower,2012,40(11):2020-2024.[17]李永强,周勇.无源滤波电容器参数选择方法[J].电力自动化设备,2009,9(7):93—96.UYongqi彻g,ZHOUYong.Sekctionofp鹊sivefiherca-pacitorparamete璐[J].ElectricPowerAutomationEquip-m即t,2009。9(7):93—96.作者简介:张勇(1983一),男,助理工程师,从事配电网电力调度工作。张梅(1988一),女,助理工程师,从事电力营销工作。・29・提高配电网电压质量的可行性方法
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
张勇, 张梅, ZHANG Yong, ZHANG Mei
张勇,ZHANG Yong(白云供电局,贵州贵阳,550014), 张梅,ZHANG Mei(贵阳供电局,贵州贵阳,550001)电力电容器与无功补偿
Power Capacitor & Reactive Power Compensation2015,36(1)
引用本文格式:张勇.张梅.ZHANG Yong.ZHANG Mei 提高配电网电压质量的可行性方法[期刊论文]-电力电容器与无功补偿 2015(1)