电气自动化 无功功率补偿.docVIP

毕业设计 姓 名： 学 号： 院、系、部 ： 电力工程学 专 业： 指 导 老 师： 　 目 录 第一章 绪论 3 1．1研究背景 3 1．2无功补偿装置的发展状况 4 第二章 无功补偿的原理 6 2．1 无功补偿的原理 8 2．2 低压电网中的几种无功补偿的方式 11 2. 2. 1集中补偿 2. 2. 2 随机补偿 11 2. 2. 3 随器补偿 11 2. 2. 4 跟踪补偿 12 2．3确定补偿容量的几种方法 12 2．3．1从提高功率因数需要确定补偿容量 12 2．3．2从降低线路有功损耗需要来确定补偿容量 12 2．3．3从提高运行电压需要来确定补偿容量 13 2．4 本章小结 14 第三章 低压无功补偿的应用 14 3．1问题的提出 3 3．2低压无功补偿装置的应用实例 4 3．3无功补偿对线路损耗的作用 8 3．4无功补偿对变压器损耗的影响 11 3．5无功补偿对提高功能因数、降低电能损耗的作用 12 3．6无功补偿对节能降损的重要作用实例分析 12 第四章 总结 35 第一章绪论 目前，我国的电网，特别是广大的低压电网，普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况。导致此现象的主要原因是众多的感性负载用电设备设计落后，功率因数较低。比如我国的电动机消耗的电能占全部发电量的70%，而由于设计和使用等方面的原因我国电动机的功率因数往往较低，一般约为。在这种情况下，采用无功补偿节能技术，对提高电能质量和挖掘电网潜力是十分必要的，世界各国都把无功补偿作为电网规划的重要组成部分。从我国电网功率因数和补偿深度来看，我国与世界发达国家有不小差距。因此大力推广无功补偿技术是非常必要的，并且从以下数据，我们也能看出发展无功补偿所能带来的巨大经济效益。2007年 ，我国年总发电量为32559亿千瓦时，统计线损率为8.77%，但是这个数字没有包含相当大的110千伏、35千伏、10千伏的输电线损及0.38千伏的低压电网线损。据报道，估计实际的统计线损率约为15%，即2007年全国年线损量约为4800亿千瓦时。设全国的理论线损与统计线损相一致，其中可变线损约占理论总线损的80%，则年可变线损电量约为3900亿千瓦时。设当前全国电力网总负荷的当前功率因数，采用无功功率补偿后，把电力网总负荷的功率因数提高到，则每年可以降低线损约为390亿千瓦时，按0.5元每千瓦时计，价值约为185亿元。设2007年全国电网的最大负荷利用小时数为5000小时，则电网的最大负荷约为2亿千瓦，当用无功功率补偿法把功率因数,提高到，全国电网需总补偿容量约为0.58亿千瓦。当前无功功率补偿装置设备主要为电力电容器，设无功补偿设备每千瓦的平均综合造价为50元，则全国无功补偿装置的总投资约为29亿元。应当指出，节省240亿千瓦时约相当于一座400万千瓦火电厂的年发电量，而建一座400万千瓦的火电厂需综合费用约为300亿元，同时每年需燃烧煤约为1200万吨，每年产生,等有害物质约为600万吨。由此可见，产生相同的电力，无功补偿的费用约为新建电厂费用10%，而且无功补偿设备的费用仅需两个月的无功功率补偿的将损节电费用即可全部收回。综上所述 ，无功补偿不仅具有如上所述的节省投资、节省电力、节省燃煤及污染等作用，同时还可以提高电力系统设备的供电能力，改善电压质量，减少用户电费开支，延缓用户的增容改造等作用 第二章 无功补偿的原理 电力网中的变压器和电动机是根据电磁感应原理工做的。磁场所具有的磁场能是由电源供给的。电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率称为感性无功功率。接在交流电网中的电容器，在一个周期内上半周的充电功率与下半周的放电功率相等，这种充电功率叫做容性无功功率。所以无功功率被使用于建立磁场和静电场，它存储于电感和电容中，通过电力网往返于电源和电感、电容之间。无功功率在电力网元件中流动，将会在电力网元件中引起电压损耗和功率损耗，降低电网的电压质量[5]，增加电网的线损率。 图 2. 1 由局部电力网的等值电路图 由局部电力网的等效电路图2．1可知，电力网中由于无功负荷而带来的电 压损耗的计算公式为： 式中：——电网的额定电压 ——元件的末端电压 ——电网中的电压和电流的差角 R X——电网中元件的等效电阻和电抗 ——元件末端的有功负载和无功负载 由上式可知由负荷的无功功率在元件引起的损耗的计算公式为： 。 而由负荷的有功功率在元件中引起的电压损耗的计算公式为：。可见的元件电阻小