[畢業(yè)設計精品]6kV配電線路無功補償效果分析

1、6kv配電線路無功補償效果分析摘 要：電力系統(tǒng)的電壓是衡量電能質(zhì)量的一項重要指標，而運行電壓水平取決于無功功率的平衡。本文針對油田配電網(wǎng)的運行特點，結合我廠09年恢復電容器的相關數(shù)據(jù)，分析了我廠配電網(wǎng)無功補償取得的效果和存在的問題，從而為今后我廠電網(wǎng)節(jié)能工作更好的開展奠定良好的基礎。關鍵詞：無功補償 功率因數(shù) 效果1 無功補償?shù)脑砑耙饬x電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分，一是有功功率，二是無功功率。電流在電感元件中做功時，電流超前于電壓90；而電流在電容元件中做功時，電流滯后電壓90。在同一線路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180，如果在電網(wǎng)中有比例地安裝電容元件，使電感電流與電容電流相互抵消，

2、從而縮小電流矢量與電壓矢量之間的夾角，以此來提高電能做功的能力，這就是無功補償?shù)脑?。電力系統(tǒng)無功平衡的基本要求是：系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應該大于或至少等于負荷所需的無功功率和網(wǎng)絡中的無功損耗，對于油田企業(yè)來說，大量動力設備的運轉決定了電網(wǎng)需要為之提供大量的無功，這也是導致油田配電線路功率因數(shù)過低、電能消耗量大的主要原因。針對這種情況，為了提高我廠配電線路的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)損耗，電力維修大隊09年實施了以變電所為中心，分區(qū)逐步對配電線路進行分散無功補償?shù)墓?jié)能策略。2 無功補償?shù)膶嵤┘靶Ч治?.1 恢復無功補償電容器前概況2008年11月對20座(不含杏六臨時變)變電所功率因數(shù)計

3、算統(tǒng)計, 詳見表1。從表1可以看出，在166條運行線路中，功率因數(shù)在0.9以上的有25條，占運行線路的15.06%；0.9-0.8間的有44條，占運行線路的26.51%；0.8-0.7間的有28條，占運行線路的16.87%；0.7-0.6間的有34條，占運行線路的20.48%；0.6以下的有35條，占運行線路的21.08%。根據(jù)統(tǒng)計分析，我廠配電線路的功率因數(shù)普遍較低，同時也可表明我廠配電線路節(jié)能降耗潛力巨大。09年我大隊計劃以變電所為中心，分區(qū)進行恢復電容器工作，在電容器恢復前嚴格按照標準對電容器進行絕緣電阻測試，對不滿足要求的電容器進行拆除或者更換，以保障恢復電容器的效果。電容器投前變電所

4、功率因數(shù)情況（表1）序號變電所名稱0.9以上0.9-0.80.8-0.70.7-0.60.6以下運行條數(shù)1杏一54020112杏二74000113杏三8100094杏七3310075杏八5301096杏九4230097杏十84010138互助36110119杏十二631001010杏十六22101611杏十七72000912聚杏十八61000713杏十八53000814杏十九15110815杏二十1000001016碧湖60010717杏二十一32111818杏二十二90000919杏二十三730001020杏二十四411107合計109491092179占百分比60.89 27.37 5.5

5、95.031.12 2.1 電容器恢復情況從2008年11月份開始到2009年8月底，按照一礦四礦的順序，共恢復11座變電所65條出線的471組電容器，恢復無功補償容量22225kvar。各隊恢復電容器情況統(tǒng)計表（表2）序號小隊名稱恢復電容器（組）容量(kvar)1電工二隊17481902電工三隊11245753電工四隊1859460總計471222252.2.1 補償前后功率因數(shù)對比根據(jù)今年8月份的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：投入無功補償?shù)?1座變電所（65條線路）的功率因數(shù)都有不同程度的提高，無功補償效果比較明顯（如表3）。變電所月功率因數(shù)統(tǒng)計表（表3）變電所線路編號雙重編號原功率因數(shù)3月4月5月6月7

6、月互助變41211互助北一線0.4175 0.9899 0.8838 0.7399 0.8983 0.8869 41213十九互一線0.8298 0.8297 0.8054 0.7962 0.8099 0.8049 41214互助北二線0.0068 0.9191 0.8455 0.7740 0.8377 0.8550 41223互助南三線0.6705 0.7526 0.9585 0.9835 0.9704 0.9644 41224互助南四線0.5746 0.8000 0.7698 0.6449 0.7696 0.7412 杏七注4517杏七湖二線0.8370 0.9734 0.9487 0.8

7、473 0.8588 0.7798 杏十九聯(lián)41917十九北三線0.7593 0.7071 0.7809 0.8321 0.9223 0.9383 41918十九互一線0.8533 0.8967 0.7510 0.7546 0.7567 0.7662 41919十九互二線0.4943 0.6247 0.6931 0.6925 0.6534 0.6414 41922十九北二線0.8384 0.9487 0.9430 0.9487 0.9601 0.9977 杏十八聯(lián)41814杏六十八聯(lián)絡0.7303 0.8517 0.8944 0.8253 0.8900 0.8850 41819杏十八北二線0.

8、8575 0.9701 0.9959 0.9991 0.9989 41821杏十八一聯(lián)絡0.8838 0.8437 0.7507 0.7433 0.7877 0.7687 41826杏十八北四線0.8187 0.8931 0.8920 0.8531 0.8389 0.8332 41829杏十八北三線0.6766 0.7962 0.7625 0.8360 0.8225 0.8025 聚杏十八聯(lián)40814聚十八南二線0.6987 0.9844 0.9747 0.9621 0.9696 0.9526 40815聚十八南三線0.6657 0.8717 0.8727 0.8653 0.9744 0.98

9、43 40816聚十八南六線0.8074 0.8858 0.8476 0.8347 0.8334 0.7912 杏一聯(lián)41174一十九聯(lián)絡0.9686 0.9156 0.8425 0.8484 0.8586 0.8437 41175杏一北一線0.8426 0.8576 0.8052 0.8057 0.8002 0.8229 41778三元乙線1.0000 0.9999 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 41779三元甲線0.9738 0.9769 0.9009 0.9790 0.96690.9746 41180三區(qū)中線0.7788 0.9495 0.9151 0.7303

10、 0.7588 0.8384 41181南五甲線0.9314 0.8406 0.7291 0.6480 0.7530 0.7572 41183杏一南三線0.7329 0.9443 0.9115 0.9054 0.8178 0.8881 41184杏2-2中0.8898 0.8977 0.7752 0.7665 0.8061 0.8232 41185杏一南一線0.6991 0.9666 0.9355 0.8989 0.8285 0.8774 41186杏一十八聯(lián)絡0.7173 0.8173 0.7938 0.8073 0.7822 0.7834 41188杏一南二線0.7638 0.8253 0

11、.7357 0.6475 0.6829 0.6923 杏三聯(lián)4782杏三北聯(lián)絡0.8944 0.9333 0.8944 0.8742 0.8987 0.9097 4784杏三南五線0.5547 0.7593 0.8000 0.8944 0.8840 0.8699 4785杏三西線0.6524 0.7710 0.7071 0.6668 0.7114 0.6842 4786杏三南三線0.6912 0.7593 0.8682 0.7415 0.8282 0.8062 4787杏三東一線0.8244 0.8642 0.8025 0.7442 0.7434 0.7733 4788杏三南一線0.8321

12、0.8630 0.7936 0.6347 0.6697 0.6678 4789杏三南四線0.6341 0.5861 0.4813 0.5269 0.5984 0.5590 4790杏三東二線0.5547 0.5300 0.4856 0.0712 0.5285 0.5166 4791杏三南二線0.6402 0.5952 0.5351 0.4997 0.5100 0.5039 杏八注4813杏八北二線0.5596 0.6625 0.6745 0.5831 4815杏八二十四聯(lián)絡0.6249 0.8934 0.8300 0.7622 4816杏八北一線0.7932 0.7915 0.8001 0.8

13、081 4818杏八南一線0.6439 0.8532 0.8447 0.8217 4820杏八東一線0.4044 0.9996 0.9967 0.9944 4821杏八南二線0.5442 0.5352 0.6733 0.6554 4824杏八十七聯(lián)絡0.6663 0.6824 0.7973 0.8183 杏二聯(lián)42174杏二西線0.5596 0.5780 0.7145 0.743442175四區(qū)中線0.6249 0.8186 0.8823 0.838442179杏二南一線0.7932 0.6000 0.6202 0.6531 42180杏二北三線0.6439 0.6570 0.6119 0.6

14、327 42181杏二南二線0.4044 0.8000 0.8437 0.8322 42189杏二北一線0.4044 0.3624 0.5241 0.5312 杏二十四42413杏二十四南三線0.5932 0.7875 0.7973 42415杏二十四南五線0.5895 0.8575 0.8843 42417杏二十四、二聯(lián)絡0.4299 0.7071 0.7591 42419杏二十四北一線0.5506 0.6568 0.6039 42420杏二十四北二線0.6909 0.7459 0.7072 杏十七聯(lián)41714東北干 線0.6783 0.6675 41716杏東中線0.6321 0.5757

15、 41717東干線0.3846 0.6134 41718十七南線0.2873 0.6593 41719東南干 線0.8076 0.8331 41720杏十七南二線0.6178 0.8892 41721杏東南丁線0.3162 0.5241 41722杏東南乙線0.3304 0.2699 41723杏十七西線0.4138 0.9999 2.2.2功率因數(shù)運行曲線分析從表3可以看出，各條線路的功率因數(shù)在統(tǒng)計時間內(nèi)都有波動，下面結合杏一變?nèi)齾^(qū)中線（41180）、杏七注杏七湖二線（4517）、互助變互助南三線（41223）在無功補償量一定的前提條件下，37月份功率因數(shù)的變化曲線，分析其波動原因：1）由于

16、油田已經(jīng)進入三元復合驅開采階段，抽油井鉆關、酸化壓裂作業(yè)頻率相對較高，因此線路所帶的負荷隨時都可能發(fā)生變化，而目前我們投入的無功補償量還不能隨負荷調(diào)整，所以勢必會產(chǎn)生功率因數(shù)波動（如杏一變?nèi)齾^(qū)中線（41180）功率因數(shù)變化曲線所示）。2）目前為止，線路恢復的都是舊電容器，最長投用時間達到六年，已經(jīng)不能保證其性能的可靠性，一旦線路的某一組或者幾組電容器出現(xiàn)擊穿或者老化，則會出現(xiàn)類似杏七注杏七湖二線（4517）功率因數(shù)持續(xù)下降的情況。3）由于抽油機屬于轉動設備，它在一個周期內(nèi)，可能是無功源，也可能是無功消耗元件，理論上講，當線路的抽油機井為無窮多個時，可以認為在任意時候抽油機釋放的無功、線路補償?shù)?/p>

17、無功功率和吸收的無功正好相等，而實際情況往往不能達到這點，所以線路總的無功必然會有一定的波動，從而導致線路功率因數(shù)也會有一定的波動，但是波動很小（互助變互助南三線（41223）功率因數(shù)變換曲線所示）。2.2.3 功率因數(shù)和電容補償量之間的相互關系我們在研究無功補償量和功率因數(shù)變化關系的過程中，計劃建立適合我廠6kv配電線路無功補償計算的數(shù)學模型，但是現(xiàn)有兩個公式通過現(xiàn)場檢驗均有較大誤差，具體見表4所示。表4中的“理論上需要的無功補償量”由以下公式計算得出：其中：需要補償?shù)娜萘浚鹤畲筘摵扇盏钠骄泄ο?、：補償前后功率因數(shù)由公式可以看出，最大負荷日的平均有功消耗越大，功率因數(shù)需要提高的幅度越大，

18、需要補充的無功功率也越多，這個總體趨勢和我們實際數(shù)據(jù)相符，但是無功實際補償量和理論需求量之間還有很大的差別，經(jīng)分析可能有以下幾點原因：1）上面提到的無功補償量計算公式只適合一般電網(wǎng)，而對于油田電網(wǎng)則適應性不強。2）油田企業(yè)的特殊性決定了其負荷隨時都在變化，因此統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實際情況會有一定的偏差。3）補償?shù)奈恢貌磺‘?，有可能補償在功率因數(shù)還比較高的點，這樣勢必會引起無功的長距離傳送和有功的進一步消耗，而整體線路的功率因數(shù)卻沒有提高到期望值。變電所無功補償前后理論容量與實際容量對比表（表4）變電所線路編號雙重編號補前補后電流實際補償無功容量理論上需要補償無功量互助變41211互助北一線0.41750

19、.989950560254.6655 41213十九互一線0.82980.829720060-0.2591 41214互助北二線0.00680.919130110179.4711 41223互助南三線0.67050.7526130190121.1059 41224互助南四線0.57460.880610185.9925 杏七注4517杏七湖二線0.8370.97344024084.0469 杏十九聯(lián)41917十九北三線0.75930.70712070-13.0289 41918十九互一線0.85330.896710010060.1230 41919十九互二線0.49430.62479045013

20、5.7692 41922十九北二線0.83840.94874024063.7531 杏十八聯(lián)41814杏六十八聯(lián)絡0.73030.85164012056.0638 41819杏十八北二線0.85750.97011038017.9970 41821杏十八一聯(lián)絡0.88380.84378020-45.3428 41826杏十八北四線0.81870.8931130410126.2343 41829杏十八北三線0.67660.79626019079.9925 聚杏十八聯(lián)40814聚十八南二線0.69870.984475140265.7402 40815聚十八南三線0.66570.87177523016

21、7.3936 40816聚十八南六線0.80740.88588554085.1755 2.2.4 提高功率因數(shù)對網(wǎng)損的影響線長l，主導線型號為lj-120（電阻率為r歐/公里），配變總容量為s，補償前功率因數(shù)為，補償后功率因數(shù)為，月平均用電量為p。則線路的損耗為：當從增大為時，線路的損耗將以的二次方減小，同時功率因數(shù)的改變，變壓器銅損也會減少，也就是說變壓器的變損也會明顯減少。因此，提高功率因數(shù)能夠明顯減少線路損耗。無功補償后的網(wǎng)損降低情況見下表：變電所無功補償前后網(wǎng)損對比表（表5）出口編號包括線路井數(shù)（口）原網(wǎng)損率%原功率因數(shù)運行電流現(xiàn)網(wǎng)損率%現(xiàn)功率因數(shù)網(wǎng)損降低%41211互助北一線帶丙321西315.560.417560.9712.850.8983 2.71杏3j2西13杏3-2西2241214互助北二線帶丙321中1612.240.006824.896.210.83776.0341922十九北二線2222.540.838462.01 13.73 0.96018.81東二線1340814聚十八南二線313.340.698724.70 13.310.96960.03杏3j2東（東）1541185杏一南一線118.370.699152.91 8.07 0.82850.3杏2j4東（西