摘要:通过对无功补偿装置的介绍,分析了安装该装置的必要性,根据公司供电系统无功补偿现状,提出无功补偿方案。改造后效果分析充分说明了用SVC提高功率因数,可降低系统中的无功功率。可大幅降低线路和变压器的电能损耗达到节能降耗的目的。
关键词:SVG:无功补偿:功率因数:节能降耗
1电力系统现状
公司内一座车间变电所,电压等级为10kV/0.4kv,容量为1000kVA.安装有电容无功补偿装置,补偿容量为240kVar,由于该变电所已运行30余年,无功补偿设备老化严重,另外近年来用电负荷增加,无功补偿效果达不到要求2013年9月,对该变电所进行了功率因数检测,功率因数只有0.65,远低于电网要求的不低于0.9的标准。
2提高功率因数的意义
功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标,功率因数的高低关系到输配电线路、设备的供电能力,也影响到其功率损耗。用电设备功率因数降低之后,在有功功率保持不变的情况下,无功功率增加,将带来一此不良影响。
2.1增加电网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗
若设备的功率因数降低,在保证输送同样的有功功率时无功功率就要增加(因为Q=Ptanθ),这样势必要在输电线路中传输更大的电流,因此使输电线路上的有功功率损耗和电能损耗变大。
2.2使电力系统内的电气设备容量不能充分利用
因为变压器有一定的额定电压和额定容量,在正常情况下,运行参数不容许超过这些额定值。根据关系式P=UIcosφ,可知,若功率因数降低,则有功出力也将随之降低使设备容量不能充分利用。
2.3功率因数过低将使线路的电压损耗变大
由于AU=(PR+OX)/U,所以无功功率Q增加时,电压损耗AD也将增加,使负荷端的电压下降.从而严重影响负载设备的正常工作。在夏季和冬季用电高峰时,公司内曾出现过中央空调和数控机床等设备不能启动的现象。
2.4增加电费支出
目前,供电部门征收电费.将用户的功率国数高低作为一项重要的经济指标，《全国供用电规则》规定:“高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户,功率国数不应低于0.90”供电部门将根据用户执行情况,在收取电费时分别作出奖励和罚款等处理。
综上所述,电力系统功率因数的高低是十分重要的问题提高电网中的功率因数,可以充分利用电力系统内各发电设备和变电设备的容量,增加其输电能力,减少电网中的功率损耗和电能损耗.降低线路中的电压损失与电压波动,以达到节约电能和提高供电质量的目的。
3SVG的优点
变电所原有的补偿方式为并联电容器补偿。该补偿方式结构简单,成本较低,其阻抗是固定的,不能跟踪负荷无功需求的变化:并且受机械开关动作的限制.响应速度慢。此外.在系统中有谐波时,还可能发生并联谐振,使谐波放大,造成电容器损耗。
静止无功发生器(SVG)是由自换向的电力半导体变流器来进行动态无功补偿的装置。SVG具有调节速度快,运行范围宽的特点,具备除滤波能力,使用寿命长。两种补偿方式对比如
表1 SVG静态无功补偿与固定电容投切补偿对比
从以上对比可以看出，SVG比投切电容进行无功补偿有更大的优越性.更符合未来技术的发展趋势。
4补偿容量计算
根据2013年9月对该变电所检测,所得的数据，
总回路电流为:950A
回路相电压为:A:238VB:237VC:236V
回路功率因数为:0.65
可计算出,该回路视在功率为:
S=238*950+237*950+236*950=674.50kVA
该回路有功功率为:
P=S*cosφ=674.50*0.65=438.43kW
功率因数补偿到0.95.则需要的无功容量为:
cosφ根据产品规格,SVG容量需选用400kVar的产品。
5采用SVG进行无功补偿经济性分析
5.1减少增收电费支出
按改造前功率国数0.65,改造后0.95计算,根据《功率国数调整电费办法》规定：0.65时,增收电费比例为0.15；0.95时减免电费比例0.0075。改造后年节约的增收电费约为:0.1575。
5.2减少输电线路有功功率损耗
输电线路自身存在阻抗,有电流流过时会产生有功功率损耗,线路产生的损耗与流经的电流平方成正比,当线路输送的有功功率不变时,线路的电流与功率因数成正比。所以.线路产生的损耗与功率因数的平方成反比。当线路输送的有功功率不变时,线路产生的损耗可以用下式表示:
式中:ΔP、ΔP1、ΔP2分别为线路的有功损耗和提高功率因数前后线路的有功损耗,kW;P,I,U,R分别为线路输送的有功功率,电流,线路的额定电压及电阻;cosφ1、cosφ2分别为补偿前后的功率因数。
可知,功率因数提高后线路损耗下降率可以表示为:
按改造前电力系统功率因数0.65,改造后0.95计算,改造后线路损耗下降0.532。
5.3减少变压器的损耗
变压器在输出的有功功率一定时,其铜损耗与变压器负载视在功率的平方成正比,而视在功率又与功率因数成反比,即可表示为:S=P/cosφ
提高功率因数前后变压器的铜损耗可表示为:
可知,按改造前电力系统功率因数0.65,改造后0.95计算,变压器损耗下降0.532。
5.4 提高供电质量和供电系统安全性。
功率因数提高可降低线路压降,提高系统的电压稳定性,减少线路和用电器发热,消除因设备自身发热而导致的安全隐患,提高电力系统的稳定性、安全性。
6安科瑞APF有源滤波器产品选型
6.1产品特点
（1）DSP+FPGA控制方式，响应时间短，全数字控制算法，运行稳定；
（2）一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿；
（3）具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；
（4）模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；
（5）采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；
（6）输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；
（7）多机并联，达到较高的电流输出等级；
（8）拥有自主专利技术。
6.2型号说明
6.3尺寸说明
6.4产品实物展示
ANAPF有源滤波器
7安科瑞智能电容器产品选型
7.1产品概述
AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特点，适应现代电网对无功补偿的更高要求。
AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找适宜投入（切除）点，实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。
7.2型号说明
AZC系列智能电容器选型：
AZCL系列智能电容器选型：
7.3产品实物展示
安科瑞无功补偿装置智能电容方案
8结语
目前,采用SVG进行无功补偿已经得到普及应用,特别是针对直流换流器、电弧炉等产生谐波的负载,SVG在提高功率因数的同时还能消除谐波,是取代电容式无功补偿装置的较好方案。
参考文献:
[1]孟祥忠.现代供电技术[M].北京:清华大学出版社,2006.
[2]彭凯.SVG在工厂低压电力系统中的应用[J].技术与市场,2014,21(09):47-48.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版
