高壓無(wú)功補(bǔ)償示例

1、第6章高壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)示例第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)書一、高壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)內(nèi)容（1）根據(jù)負(fù)荷資料、變電所負(fù)荷位置計(jì)算補(bǔ)償無(wú)功功率值。（2）選擇適當(dāng)?shù)臒o(wú)功電源設(shè)備及補(bǔ)償位置。（3）通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定無(wú)功補(bǔ)償裝置。（4）評(píng)定無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償方案。二、設(shè)計(jì)文件及圖紙要求（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。（2）計(jì)算書一份。（3）系統(tǒng)接線圖一張。三、原始資料（）雙電源變電站供電變電站電纜供電負(fù)荷位置統(tǒng)計(jì)資料如圖:說(shuō)明：數(shù)據(jù)單位（）!XV營(yíng)我我3!XV營(yíng)我我3r5KA變電站圖1（2）變電站負(fù)荷（不含輸電線路）反饋資料如下：名稱有功負(fù)荷（）同期啟動(dòng)系數(shù)自然功率因數(shù)目標(biāo)功率因數(shù)礦機(jī)廠三電機(jī)廠三煉油廠三汽車廠三化工廠三表

2、名稱站用電（）目標(biāo)功率因數(shù)變電站三表名稱型號(hào)電壓（V電阻（Q）電抗（Q）電纜3表（3）變電站采用單母線分段接線電纜供電方式，變壓器總?cè)萘繛椋ǎ╇娎|充電功率忽略不計(jì)第二部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書、解題步驟說(shuō)明計(jì)算無(wú)功總負(fù)荷（明確無(wú)功性質(zhì)：感性還是容性）用電設(shè)備負(fù)荷無(wú)功站用電負(fù)荷無(wú)功電力線路負(fù)荷無(wú)功設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償方案無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備的設(shè)計(jì)方案無(wú)功功率電源的選擇方案一：同步電動(dòng)機(jī)方案二：并聯(lián)電容器方案三：同步調(diào)相機(jī)方案四：靜止無(wú)功發(fā)生器方案五：并聯(lián)電抗器無(wú)功功率補(bǔ)償裝置容量的選擇總?cè)萘繜o(wú)功電源容量的分區(qū)選擇分區(qū)容量斷路器（開關(guān)）的合理選擇無(wú)功功率補(bǔ)償裝置位置的設(shè)計(jì)方案變電站高壓（相對(duì)變壓器而言）母線側(cè)變電站低壓（

3、相對(duì)變壓器而言）分段母線I母變電站低壓（相對(duì)變壓器而言）分段母線H母變電站低壓（相對(duì)變壓器而言）旁路母線上各種方案之間的類比無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備方案名稱額定電壓最高工作電壓額定容量經(jīng)濟(jì)投資臺(tái)數(shù)量總體經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一同步電動(dòng)機(jī)方案二并聯(lián)電容器方案三同步調(diào)相機(jī)方案四靜止無(wú)功發(fā)生器方案五并聯(lián)電抗器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的位置方案位置斷路器臺(tái)數(shù)刀閘數(shù)電纜數(shù)經(jīng)濟(jì)占地面積平方米占地面積總體經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一高壓母線側(cè)方案二低壓分段母線I母方案三低壓分段母線II母選定最恰當(dāng)?shù)姆桨附M合繪制變電站電氣主接線圖對(duì)待設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的位置說(shuō)明電力系統(tǒng)中針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝位置來(lái)說(shuō)，都是只管補(bǔ)償后面的負(fù)荷，不管補(bǔ)償裝置前面的負(fù)荷。

4、無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能只是降低了補(bǔ)償點(diǎn)至發(fā)電機(jī)之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償不能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據(jù)最佳補(bǔ)償理論，就地補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效果最為顯著。但是由本變電站采用的是集中補(bǔ)償方式（裝設(shè)在企業(yè)或地方總變電所母線上，可減少高壓線路的無(wú)功損耗，而且能提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。），故無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝在10KV母線上。無(wú)功補(bǔ)償裝置選擇的說(shuō)明無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇在電力系統(tǒng)中都是有固定的原則擇優(yōu)選用。保證供電的可靠性；設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性；設(shè)備的操作維護(hù)的方便性。無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量組合根據(jù)相關(guān)的設(shè)備容量分區(qū)而制定。具體的請(qǐng)參考計(jì)算書。變電站主接線的確定依據(jù)原始資料可知變電站的部分

5、主接線方式為雙電源供電，單母線分段送電。然后添加無(wú)功補(bǔ)償裝置電氣裝置即可。第三部分計(jì)算書一、負(fù)荷反饋資料中的最大有功負(fù)荷計(jì)算依據(jù)最大有功功率的計(jì)算公式：PKPmaxJ式中：Pw為最大有功負(fù)荷，其國(guó)際單位為瓦(W)。maxK為同期啟動(dòng)系數(shù)(又名需用系數(shù))，其單位為1。PJ為統(tǒng)計(jì)有功負(fù)荷，其國(guó)際單位為瓦(W)。說(shuō)明：為計(jì)算方便令1,2,3,4,5字符分別代表礦機(jī)廠，電機(jī)廠，煉油廠，汽車廠，化工廠(下同，不再重復(fù)說(shuō)明)。PKP1350B0.9212420(kw)TOC o 1-5 h z1max11JPKP950B0.959025(kw)2max22JPKP1050B0.87913.5(kw)3ma

6、x33JPKP1000B0.88880.0(kw)4max44JPKP900B0.86774.0(kw)5max55J二、功率因數(shù)角的計(jì)算依據(jù)功率因數(shù)利用反三角函數(shù)求出功率因數(shù)角，其計(jì)算公式為：cosA則arccosA式中：cos為功率因數(shù)符號(hào)，單位為1。A為功率因數(shù)值，單位為1。為功率因數(shù)角，單位為度。a廠(為反三角函數(shù)的代號(hào)。自然功率因數(shù)角：cos0.75cos0.751cos0.762cos0.743cos0.764cos0.825arccos0751arccos0762arccos0743arccos0764arccos08250.723tan-0.88210.707tan0.8552

7、0.738tan0.90930.707tan0.85540.609tan0.6985目標(biāo)功率因數(shù)角：cos0.92目標(biāo)功率因數(shù)角：cos0.921cos0.912cos0.923cos0.934cos0.955tanHH0.4261tanHH0.4562tanHH0.4263tanHH0.3954tanHH0.3295arccos0.920.4031arccos0.910.4282arccos0.920.4033arccos0.930.3764arccos0.950.3185三、最大無(wú)功負(fù)荷的計(jì)算依據(jù)最大無(wú)功負(fù)荷計(jì)算公式：QPItanmaxmax式中：Qmax為最大無(wú)功功率，其國(guó)際單位為乏（v

8、ar）。Pma為最大有功功率，其國(guó)際單位為瓦（w）。ta為功率因數(shù)角的正切值，其單位為1。最大自然無(wú)功負(fù)荷：QBPan-B1269M.882B1119.8(KVai)TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 1max1max1QBPan-B883.5D.855B755.4(KVai)2max2max2QBPan-B887.4B1909ll806.6(KVai)3max3max3.QBPanBB853.6B1855ir29.8(KVai)4max4max4QBPanBB791.2B1698ll5523(KVai)5max5max5最大目標(biāo)無(wú)功負(fù)荷：QBBP.anHB

9、1269.fll426B540.81max1max1QBBP-anHK83.5ai456B402.9TOC o 1-5 h z2max2max2QBBPanHB887.4B1426IE783max3max3QBBPanliil853.6ID.395IB37.24max4max4QBBPltanliar91.2ID.329B260.3四、電纜輸電損耗（此處忽略不計(jì)）(KVai)(KVai)(KVai)(KVai)(KVai)依據(jù)功率損耗公式：s四、電纜輸電損耗（此處忽略不計(jì)）(KVai)(KVai)(KVai)(KVai)(KVai)依據(jù)功率損耗公式：sIS()2HZUPQ一(RjX)上也R絲型

10、1U2pjQZjX/PQ、有功功率UP=（）Rl2U2電纜功率損耗|2J無(wú)功功率BQ=（）jX2U22線路始端QQ1BU2電纜充電功率l片21線路終端QQ1BU2y222G=0即YBB五、負(fù)荷資料整理依據(jù)負(fù)荷求和公式：PPPP12nnQQQQ12n1-n式中：P為有功功率的求和公式符號(hào)1n0為無(wú)功功率的求和公式符號(hào)1n最大有功負(fù)荷為：PPPPPP(kw)max1max2max3max4max5maxP124209025913.5880.0774.0(kw)maxP4712.0(kw)max15最大自然無(wú)功負(fù)荷：000000(kvar)max1max2max3max4max5maxQ1095.3

11、100Q0830.37525540.3(kvar)maxQ4218.4(kvar)max15最大目標(biāo)無(wú)功負(fù)荷：QQQQQQ(kvar)max1max2max3max4max5maxQ529.1411.2389.2347.8254.4(kvar)maxQ1931.7(kvar)max15變電站站用電負(fù)荷：P12(kw)cos0.9Q5.8(Kvar)max2maxHPB4697.3kwmax所以：Q3969.7kvarmaxQ1924kvarmax綜上所述應(yīng)該補(bǔ)償感性的無(wú)功功率2292.6kvar最汰有助貝枇鉆自苞三期荷蟹目標(biāo)無(wú)助3村需補(bǔ)-嘗無(wú)功功率變出器容量超驗(yàn)142.0010；3452:9.

12、39苑匕汨需虔.06骸25。盟段用411.19.8&/78913；埴鴕C.虹融丸15441.16S30.的和Za3野.3Q404.74774,.0354C.：砧疾也鉤花匕兇12.005,S,1：0,窺五碧1有功總和扇00元功總和4224.23補(bǔ)償總和2292.60設(shè)計(jì)方案無(wú)功補(bǔ)償裝置方案方案一：并聯(lián)電容器方案二：同步補(bǔ)償機(jī)（同步電動(dòng)機(jī)同步調(diào)相機(jī)）方案三：靜止無(wú)功補(bǔ)償器方案四：靜止無(wú)功發(fā)生器無(wú)功補(bǔ)償裝置位置方案方案一：變壓器高壓側(cè)方案二：低壓側(cè)I母方案三：低壓側(cè)n母方案之間類比1、無(wú)功補(bǔ)償裝置的類比：三種無(wú)功補(bǔ)償類別的比較類別裝置類型并聯(lián)電容器同步補(bǔ)償機(jī)靜止無(wú)功補(bǔ)償器設(shè)備情況靜止電器，設(shè)備簡(jiǎn)單旋

13、轉(zhuǎn)機(jī)械，要附屬系統(tǒng)，設(shè)備復(fù)雜靜止電器，設(shè)備復(fù)雜操作性、通過(guò)開關(guān)（斷路器）投切，實(shí)現(xiàn)單向（容性）級(jí)差調(diào)節(jié)，開關(guān)投切次數(shù)和間隔均受到限制屬于靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，主要用于穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整和功率因數(shù)校正無(wú)功出力與電壓平方成正比，調(diào)節(jié)效應(yīng)差不增加投運(yùn)點(diǎn)的短路容量不能分相控制通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向平滑調(diào)節(jié)屬于動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，但響應(yīng)速度受到限制（約）主要用于調(diào)相、調(diào)壓，換流站提供短路容量，對(duì)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性起一定作用調(diào)節(jié)效應(yīng)好，過(guò)載能力強(qiáng)，可短期強(qiáng)勵(lì)磁增加投運(yùn)點(diǎn)的通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向平滑調(diào)節(jié)屬于快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，響應(yīng)速度快（）主要用于調(diào)相、調(diào)壓，電壓的動(dòng)態(tài)支撐。提高電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，抑制低頻振蕩，限制動(dòng)態(tài)過(guò)電壓，不平

14、衡負(fù)荷的平衡化依靠增大設(shè)備容量，正常運(yùn)行時(shí)感性負(fù)荷對(duì)容性負(fù)荷的覆蓋，改善調(diào)節(jié)效應(yīng)不能增加投運(yùn)點(diǎn)的短路容量能分相控制使用范圍本身不產(chǎn)生諧波，可配置成濾波器能吸收外部諧波設(shè)計(jì)中要校核諧振條件運(yùn)行中本身?yè)p耗小容量大小和設(shè)置地點(diǎn)靈活主要用于電力系統(tǒng)負(fù)荷變電短路容量不能分相控制本身不產(chǎn)生諧波，也不能吸收諧波運(yùn)行中要防止自勵(lì)磁運(yùn)行中本身?yè)p耗大容量大小和設(shè)置地點(diǎn)均受到限制主用用于電力系統(tǒng)樞紐變電站和換流站本身產(chǎn)生諧波，電容器支路配置成濾波器可吸收本身和外部的諧設(shè)計(jì)中要校核諧振條運(yùn)行中本身消耗較小，但大于電容器容量大小和設(shè)置地點(diǎn)靈活主要用于電力系統(tǒng)樞紐變電站、換流站，也用于特殊負(fù)荷（如軋機(jī)、電弧爐、電氣化鐵道

15、、升降機(jī)等沖擊快速變化和不平衡負(fù)荷）使用范圍本身不產(chǎn)生諧波，可配置成濾波器能吸收外部諧波設(shè)計(jì)中要校核諧振條件運(yùn)行中本身?yè)p耗小容量大小和設(shè)置地點(diǎn)靈活主要用于電力系統(tǒng)負(fù)荷變電短路容量不能分相控制本身不產(chǎn)生諧波，也不能吸收諧波運(yùn)行中要防止自勵(lì)磁運(yùn)行中本身?yè)p耗大容量大小和設(shè)置地點(diǎn)均受到限制主用用于電力系統(tǒng)樞紐變電站和換流站本身產(chǎn)生諧波，電容器支路配置成濾波器可吸收本身和外部的諧設(shè)計(jì)中要校核諧振條運(yùn)行中本身消耗較小，但大于電容器容量大小和設(shè)置地點(diǎn)靈活主要用于電力系統(tǒng)樞紐變電站、換流站，也用于特殊負(fù)荷（如軋機(jī)、電弧爐、電氣化鐵道、升降機(jī)等沖擊快速簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)運(yùn)行維護(hù)工作運(yùn)行維護(hù)工作量小于對(duì)運(yùn)行的要求低量

16、大同步補(bǔ)償機(jī)，但是要求需要單位容量投資單位容量投資較高技術(shù)水平小大單位容量投資大運(yùn)行費(fèi)用低運(yùn)行費(fèi)用極高運(yùn)行費(fèi)用較高靜止無(wú)功補(bǔ)償器和靜止無(wú)功發(fā)生器的比較類別（靜止）（靜發(fā)）基本原理控制或投切并聯(lián)阻抗通過(guò)電抗連接的控制電壓或電流源穩(wěn)態(tài)特性見圖和圖見圖和圖高低電壓下的運(yùn)行恒阻抗電納恒電流占地面積大（電抗器，電容器）小于損耗對(duì)暫態(tài)的影響無(wú)輸出最大電流電壓控制及其響應(yīng)響應(yīng)取決于系統(tǒng)強(qiáng)度，要求變?cè)鲆婵刂祈憫?yīng)取決于系統(tǒng)強(qiáng)度，比更快、更穩(wěn)定對(duì)傳輸功率、穩(wěn)定及阻尼的改善取決于容量和位置取決于容量和位置，但性能大大優(yōu)于初始通電從高壓系統(tǒng)直接通電儲(chǔ)存能量迅速充電到運(yùn)行電壓閃變補(bǔ)償優(yōu)于諧波產(chǎn)生產(chǎn)生低階諧波產(chǎn)生高次諧波，取決于開關(guān)模式系統(tǒng)及諧振對(duì)既有諧振有影響不影響既有諧振濾波通常要求無(wú)源濾波通常不要求無(wú)源濾波電壓電能質(zhì)量改善能力存在響應(yīng)限制性能大大優(yōu)于2、無(wú)功補(bǔ)償裝置位置的類比：三個(gè)位置的比較類別位置高壓側(cè)低壓側(cè)I母低壓側(cè)H母電壓要求高壓側(cè)電壓相對(duì)較高要求設(shè)備技術(shù)水平高相對(duì)操作較為復(fù)雜化低壓側(cè)電壓相對(duì)較低要求設(shè)備技術(shù)水平不高相對(duì)操作較為方便同I母（負(fù)荷均分分段母線負(fù)荷相同）經(jīng)濟(jì)性設(shè)備的電壓越高那么對(duì)設(shè)備絕緣投資就越