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      淺談如何補(bǔ)償機(jī)場低壓電站的功率因素

      2011-12-20 03:49:24張磊
      城市建設(shè)理論研究 2011年23期
      關(guān)鍵詞:補(bǔ)償

      張磊

      摘要:本文主要是描寫了機(jī)場低壓電站中出現(xiàn)功率因數(shù)過低的問題;進(jìn)而分析了低壓集中補(bǔ)償方式、用戶終端分散補(bǔ)償方式和配電網(wǎng)無功補(bǔ)償遇到的問題。

      關(guān)鍵詞:低壓電站,功率因素;補(bǔ)償

      科學(xué)研究證明,在電壓和功率一定的情況下,用電設(shè)備的功率因數(shù)越低,所需電流就會越大,因此,線路損耗就會相應(yīng)增加,并導(dǎo)致供電設(shè)備不能充分利用電能,針對這種情況,必須要采取措施提高功率因數(shù)。理論上,電感性負(fù)載一旦接入電力系統(tǒng),則會降低電力系統(tǒng)功率因數(shù),而當(dāng)并聯(lián)電容器后,由于容性無功功率P。可以補(bǔ)償感性無功功率PL,這樣便可使負(fù)載所需的無功功率部分或全部就地解決,以至于清除由電源供給的電流無功分量。在往外輸送電能時,由于功率因素得到改善,減少了有功功率的損耗和電壓的損失。

      一、機(jī)場低壓電站的現(xiàn)狀

      目前,機(jī)場小型變配電站數(shù)量較多,而且距機(jī)場總開閉所的距離比較遠(yuǎn),有的甚至達(dá)到十兒公里。而機(jī)場低壓電站的用戶純電阻負(fù)載少,感性負(fù)載數(shù)量多,容量大,導(dǎo)致了各電站功率因數(shù)普遍較低,電能使用效率不高;同時輸電線路需增大電流,使電纜溫度升高,損耗大,給機(jī)場的供電保障帶來一定的隱患。有的機(jī)場供電系統(tǒng)多次出現(xiàn)跳閘,有的機(jī)場出現(xiàn)危及上一級電站的供電事故征兆。這些都影響了低壓電站的穩(wěn)定性,說明了功率因數(shù)的數(shù)值對電站的重要性。

      二、并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)姆椒?、前景和面臨的幾個問題

      (一)補(bǔ)償方法

      一般配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式有:變電站集中補(bǔ)償方式、低壓集中補(bǔ)償方式、桿上無功補(bǔ)償方式和用戶終端分散補(bǔ)償方式。其中變電站集中補(bǔ)償和桿上無功補(bǔ)償適用于lOkV電壓等級的電站補(bǔ)償,而另兩種則用于低壓電站。

      (1)低壓集中補(bǔ)償方式:現(xiàn)階段國內(nèi)、軍用機(jī)場較普遍采用的一種無功補(bǔ)償方式是在配電變壓器380V側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償,通常采用微機(jī)控制的低壓并聯(lián)電容器柜,容量在幾十至幾百kvar不等,根據(jù)用戶負(fù)荷水平的波動投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。主要日的是提高專用變壓器用戶的功率因數(shù),實現(xiàn)無功的就地平衡。這對配電網(wǎng)和配電變壓器的降損有一定作用,也有助于保證該用戶的電壓水平。這種補(bǔ)償方式的投資及維護(hù)均由專用變壓器用戶承擔(dān)。日前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的自動補(bǔ)償裝置通常是根據(jù)功率因數(shù)來進(jìn)行電容器的自動投切的,也有為了保證用戶電壓水平而以電壓為判據(jù)進(jìn)行控制的。這種補(bǔ)償方式雖然有助于保證用戶的電能品質(zhì),但對電力系統(tǒng)并不可取。因為線路電壓的波動卞要由無功分量變化引起,但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的。當(dāng)線路電壓偏高或偏低時,無功的投切量可能與實際需求相差很遠(yuǎn),出現(xiàn)無功過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。對軍用機(jī)場配電系統(tǒng)來說,除了專用變壓器以外,還有許多其它變壓器,它們的供電比較分散,安裝在戶外桿架上,進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償是不現(xiàn)實的。導(dǎo)致配電網(wǎng)補(bǔ)償受到限制。

      (2)用戶終端分散補(bǔ)償方式:現(xiàn)機(jī)場中低壓用戶的用電量大幅增長,電動機(jī)等用電設(shè)備對無功需求很大,直接對用戶末端進(jìn)行無功補(bǔ)償,將會最恰當(dāng)?shù)亟档碗娋W(wǎng)的損耗和維持網(wǎng)絡(luò)的電壓水平。GB50052-1995供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范指出:容量較大,負(fù)荷平穩(wěn)目經(jīng)常使用的用電設(shè)備,無功負(fù)荷宜單獨就地補(bǔ)償。因此,軍用機(jī)場中使用的電動機(jī)應(yīng)該就地?zé)o功補(bǔ)償,即隨機(jī)補(bǔ)償;而機(jī)場內(nèi)其他用戶,可相對集中在低壓電站中,進(jìn)行終端無功補(bǔ)償。這種方式線損小,電壓損失少,能提高線路供電能力。不利之處是:低壓無功補(bǔ)償按照配電變壓器低壓側(cè)最大無功需求來確定安裝容量,而各變壓器低壓負(fù)荷波動的不同性造成大量電容器在輕載時的閑置,設(shè)備利用率不高。

      (二)前景

      功率因數(shù)是衡量一個變配電站的重要參數(shù)。功率因數(shù)對家庭用戶來講,只涉及到電費多少的問題,而對上一級供電單位來說,涉及到了電纜材料及其線徑,送電距離,環(huán)境溫度和相對濕度等。因此,對電站而言,不僅要將功率因數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償,同時還要對無功電流準(zhǔn)確跟蹤,適時投切補(bǔ)償裝置,以使補(bǔ)償達(dá)到最佳狀態(tài)。

      機(jī)場用電的時間累計較長,用電負(fù)荷較大,低壓電站的功率因數(shù)長期在0.50左右,有時甚至更低,這就導(dǎo)致了一系列后果,也造成了一定的損失。如某場站在裝備了新型夜航燈光系統(tǒng)后,從機(jī)場總變電所輸送到燈光值班室的電纜容量是足夠的,但在夜航保障中一送電,低壓電站的自動空氣開關(guān)立即跳閘。在對問題進(jìn)行分析后才知道,原來是電感性負(fù)載較大,而該電站的用電情況是:高峰期間約為60kW,導(dǎo)致電站的功率因數(shù)只有0.60,電纜中流過的相當(dāng)一部分是無功分量電流,只有設(shè)法降低這部分無功電流,使電纜中傳送的功率盡可能接近有功功率,電纜中的電流就會大大減小。因此只能采用電容補(bǔ)償技術(shù)來解決這個問題。我們就地取材,利用電站原有的一組電容器及一組配電柜,對用電情況進(jìn)行了計算,相對應(yīng)地將電容器接入系統(tǒng)。經(jīng)過改造后,此電站的電壓保持平穩(wěn),在用電高峰時未出現(xiàn)過跳閘。

      (三)并聯(lián)電容器需注意的問題

      (1)電容器的選擇:包括類型、容量及接線方式,電容器宜采用自愈式電容器,它在被擊穿時使金屬層蒸發(fā),介質(zhì)迅速恢復(fù)絕緣性能;體積小、質(zhì)量輕損耗低及溫度低,可做到無油不燃,避免火災(zāi)危險;內(nèi)部配有保護(hù)裝置,當(dāng)元件永久性擊穿時可自動斷路。電容器的安裝容量可按變壓器容量的10%一30%確定。低壓電容器組卞要采用二角形接線。

      (2)投切裝置的選擇:包括邏輯判斷裝置和執(zhí)。行裝置。低壓并聯(lián)電容器應(yīng)采用自動投切,自動投切的控制量有無功功率、電壓、時間和功率因數(shù)(如JKG系列)。接觸器是重要配套元件,由于電容器是特殊設(shè)備,在投入瞬間會產(chǎn)生相當(dāng)大的涌流,超過數(shù)倍電容器額定電流,所以應(yīng)采用專用電容器投切接觸器。

      (3)動安裝補(bǔ)償電容器后可能出現(xiàn)過補(bǔ)或欠補(bǔ):在安裝完補(bǔ)償電容器后,由于計算上的誤差或者負(fù)載的波動,有可能會出現(xiàn)這兩方面的問題。無論是過補(bǔ)還是欠補(bǔ),都會對電壓參數(shù)造成不必要的波動,因此,在計算時要有專業(yè)人員參加,盡量減少這兩者的危害。

      三、配電網(wǎng)無功補(bǔ)償遇到的問題

      隨著對機(jī)場配電網(wǎng)建設(shè)的重視和無功補(bǔ)償技術(shù)的日益完善,低壓側(cè)無功補(bǔ)償技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及。從靜態(tài)補(bǔ)償?shù)絼討B(tài)補(bǔ)償,從有觸點補(bǔ)償?shù)綗o觸點補(bǔ)償,己取得了一些成功,但也存在兒個問題:

      (1)優(yōu)化的問題。無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點往往放在用戶側(cè),只注意補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)。要真正實現(xiàn)有效的降損,必須從電力系統(tǒng)角度出發(fā),通過計算全網(wǎng)的無功,確定配電網(wǎng)的補(bǔ)償方式、最優(yōu)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)攸c,才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。無功優(yōu)化配置的日標(biāo)是在保證電網(wǎng)電壓水平的同時盡可能降低網(wǎng)損。

      (2)測量的問題。380V低壓終端用戶通常只裝有功電能表,要實現(xiàn)功率因數(shù)的測量非常困難,這是導(dǎo)致我軍用機(jī)場低壓無功補(bǔ)償比較困難的原因。

      (3)諧波的問題。電容器本身具備一定的抗諧波能力,但同時也有放大諧波的作用。諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響,甚至造成電容器的過早損壞。并目由于電容器對諧波的放大作用,使系統(tǒng)的諧波十?dāng)_更嚴(yán)重。因此安裝無功補(bǔ)償時必須考慮諧波治理,在有較大諧波十?dāng)_,又需補(bǔ)償無功的地點,應(yīng)考慮增加濾波裝置。

      (4)無功倒送的問題。無功倒送會增加配電網(wǎng)的損耗,加重配電線路的負(fù)擔(dān)。特別是采用固定電容器補(bǔ)償方式的用戶,可能在負(fù)荷低谷時造成無功倒送,應(yīng)引起充分注意。

      四、結(jié)束語

      綜上所述,低壓電站是配電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分,為了節(jié)約電能,降低能量降耗,有必要對低壓電站實施電容補(bǔ)償技術(shù),首先要做到提高電壓并改善電壓的品質(zhì)。電能損耗的降低,對于節(jié)約成本具有更為重要的意義。

      參考文獻(xiàn):

      [1]夏江。李成云督察雙流機(jī)場變電站安全整治[N]。西南電力報,2009-09-24(001)。

      [2]鄭桐林吳慶華。南通機(jī)場擴(kuò)建電力設(shè)施升級[N]。國家電網(wǎng)報,2010-04-10(006)。

      [3]李林。變電站主設(shè)備繼電保護(hù)存在的問題及對策[J]。中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011,(16)。

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