论文清油河地区10KV无功分散补偿的研究.doc

华 北 电 力 大 学 硕士学位论文 题 目 清油河地区10KV无功分散补偿研究 院(系、所) 电气与电子工程学院 学科、专业 电气工程或电子与通信工程 申 请 人 李海霞 学校指导教师 赵成勇 专业技术职务 论文提交日期 2013年4月 2013年 4月 10日 第一章 绪论 1.1 课题背景及其意义 随着全球科技与经济的发展，促使着电力系统及其自动化控制技术逐步发展。现今，大型电气设备的成本十分昂贵，因而要确保电源电压的稳定以此来延长电气设备的使用寿命。电力系统运行中有一个亟待解决的问题——无功功率的调节。因为它时刻影响着整个系统的功率因数、电压水平和电荷平衡。人们生活质量不断提高，因而用电量也大幅度提高，这就增加了整个电力系统的负荷，同时无功功率也随之增加。目前主要从补偿电动系统的无功功率、稳定电力系统的电压、改善系统功率因数这三个方面对电力系统不断进行完善。 目前我国用于补偿电力系统无功的主要方法是在配电线路上安装并联电容器。一般选择在专用变压器低压侧(0.4kV侧)进行配电网无功补偿。但其实施过程并不简单，由于各种因素的限制只有少量的公用变压器低压侧适合安装补偿装置，又由于公用变压器较分散，因而补偿装置不易管理往往会因管理不当而出现过补偿或电压骤升从而对电气设备造成损耗，除此以外该装置不能够实现电容器的自动投切。由此可知利用这种补偿方式并不能够达到满意补偿效果。如果是10kV配电网，可以考虑采用杆上无功补偿方式。这种补偿方式是将将户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上，利用电容器的投切以实现补偿电力系统无功功率的目的。这种补偿方式同公用变压器低压侧分散补偿方式相比，补偿效果更好，而且较易集中管理，设备利用率高。不过对于这种补偿方式，在使用时还应考虑补偿地点和容量的问题，以确保其安全，也应考虑传输过程中线损问题，应使其成本尽可能低。 现以清油河地区为例，该地区的10kV配电线路主要采用单向辐射型供电方式，因而其线路的普遍特点是随季节不同其负荷变化较大，其配电变压器的平均负荷率低无功功率消耗较大因而其功率因数相对较低，造成电资源的浪费。由此可见，该地区应采取适当的措施进行无功功率的补偿。进行无功功率补偿后，其功率因数明显升高，这样就提高了电力系统的经济效率，同时提高电力系统的供电力度，保持电压平稳。 1.2无功补偿研究现状 1.2.1配电网无功补偿的方案研究现状 配电系统的各种无功补偿方式如图1-1所示。 图1-1配电系统得各种无功补偿方式示意图 方式1：变电站集中补偿 变电站集中补偿主要对象是输电网的无功平衡，其主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变压器的无功损耗。其补偿装置的主要组成部分是并联电容器、同步调相机、静止补偿器等。从图中可以看出这种补偿方式的补偿装置一般同变电站10KV母线相连，因此这种补偿方式便于管理，不过其未能达到明显降低电网损耗的目的。 方式2：低压集中补偿 低压集中补偿也属于无功补偿，其主要在配电变压器380V侧进行集中补偿，其补偿装置为低压并联电容器柜，该电容器的容量一般在几十至几百千乏不等。用于补偿的电容器数量是根据实际用电量所确定的即实行跟踪补偿。这种补偿的主要作用是高专有变压器用户的功率因数，实现无功就地平衡。这种补偿方式可以明显降低电力系统的损耗，同时确保用户电压趋于平稳。 方式3：用户终端补偿 《供电系统设计规范》(GB50052-95)指出，容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。对于用电量较大，且经常用电的公司或是工厂，可对他们进行就第无功补偿。但小区用户的用电情况并不符合上述情况，因而不适合就地补偿方式。应该针对小区用户的用电量是实际情况开发新型低压终端无功补偿装置。这种装置应适合普通百姓使用，易于安装，价格便宜，安全性高。 方式4：柱上无功补偿 为了弥补配电网中大量分散的公用变压器无法进行低压补偿的缺陷，采用10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上(或另行架杆)进行无功补偿，这种补偿方式可以有效的提高配电网的功率因数，从而达到降低电力系统损耗升高电压的目的。处于实际情况考虑这种补偿方式的装置一般安装在远离变电站地方，因而不便管理维护，而且对其进行控制的成本极高，在安装过程中对施工环境要求，所以采用这种补偿方式要视实际情况而定。 1.2.2无功补偿方式研究现状 在10kV供电网中所消耗的无功功率主要来三个方面，它们是配电变压器励磁所损耗的无功功率，线路感抗所损耗的无功功率及感性用电负荷的无功功率，下文将就提介绍针对这三种无功功率的补