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保障電力系統(tǒng)可靠運行和電質量符合標準的要求,采取措施從而加大生產和傳輸電能,這是經濟運行電力系統(tǒng)的基本原則。尋找一種技術可靠和經濟可行的措施顯得相當有意義。無功功率補償是主要的提高電能生產和傳輸的主要措施之一。而電力電容器是現在普遍的補償設備,其經濟性很好且效果快。本文對電力電容做了簡單的介紹,敘述了為提高電力系統(tǒng)的經濟運行,在選擇電力電容的容量的選擇。
1 電力電容器簡介
電容器是一種儲能元件,在電路中用于調諧、濾波、耦合、旁路、能量轉換和延時。電容器通常叫做電容。電容器儲存電荷的能力,常用的單位是F、uF、pF。電力電容器是指用于電力系統(tǒng)和電工設備的電容器?;窘Y構包括電容元件、浸漬劑、緊固件、引線、外殼和套管。
根據用途可以分為以下幾種電容:①并聯電容器:并聯在電網上用來補償電力系統(tǒng)感性負載的無功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數,改善電能質量,降低線路損耗;還可以直接與異步電機的定子統(tǒng)組并聯,構成自激運行的異步發(fā)電裝置。②串聯電容器:用來補償線路的感抗,提高線路末端電壓水平,提高系統(tǒng)的動、靜態(tài)穩(wěn)定性,改善線路的電壓質量,加長輸電距離和加大電力輸送能力。③耦合電容器:用于高壓及高壓輸電線路的載波通信系統(tǒng),同時也可作為測量、控制、保護裝置中的部件。④均壓電容器:一般并聯于斷路器的斷口上,使各斷口間的電壓在開斷時分布均勻。⑤脈沖電容器:用于沖擊分壓、震蕩回路、整流濾波等。
2 對電力系統(tǒng)經濟運行的分析
保障電力系統(tǒng)可靠運行和電質量符合標準的要求,采取措施從而加大生產和傳輸電能,著就是經濟運行電力系統(tǒng)的基本原則。尋找一種技術可靠和經濟可行的措施就變得很有意義。
變壓器是電力系統(tǒng)中的主要電器,其在傳遞電功率和變壓的過程中,會產生有功功率損耗和無功功率損耗。變壓器的容量大,總臺數多,在電力系統(tǒng)中變壓器的電能損耗約占整個電力系統(tǒng)損耗的百分之三十左右。因此,變壓器經濟運行是提高整個電力系統(tǒng)的經濟性的主要部分。變壓器經濟運行是指在保障電力系統(tǒng)正常工作的情況下,選取變壓器經濟運行方式,從而降低系統(tǒng)電能損耗。因此對于變壓器的經濟運行就是讓變壓器工作在節(jié)電運行方式。
當電能直接用于做功而被消耗,則稱為有功功率。例如電能轉換為熱能,化學能、光能、機械能等。當電能只是用于交換,則稱為無功功率。例如交流電路中的電感線圈,電容器等,他們都與電源進行電能的交換。無論是工業(yè)負荷還是民用負荷,大多數均為感性。所有電感負載均需要補償大量的無功功率,提供這些無功功率有兩條途徑:一是輸電系統(tǒng)提供;二是補償電容器提供。如果由輸電系統(tǒng)提供,則設計輸電系統(tǒng)時,既要考慮有功功率,也要考慮無功功率。由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率,將造成輸電線路及變壓器損耗的加加,降低系統(tǒng)的經濟效益。而由補償電容器提供無功功率,就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率,從而降低無功損耗,提高系統(tǒng)的傳輸功率。無功功率是一種既不能作有用功,但又會在電網中引起損耗,而且又是不能缺少的一種功率。在實際電力系統(tǒng)中,異步電動機作為傳統(tǒng)的主要負荷使電網產生感性無功電流;電力電子裝置大多數功率因數都很低,導致電網中出現大量的無功電流。無功電流產生無功功率,給電網帶來額外負擔且影響供電質量。因此,無功功率補償就成為保證電力系統(tǒng)質量的一種主要手段之一。
電力調相機、電力電容器組、靜止無功發(fā)生器和靜止無功補償器是主要無功率補償設備。而電力電容器是現在普遍的補償設備,其經濟性很好且效果快。
3 電力電容器容量的選取
在變電站,由于電動機、變壓器等的電感元件的存在,使得電能在轉換和傳遞的過程中,不僅產生了有功功耗,而且產生無功功耗,這就使得電流和電壓間存在相位差。設這個相位差為準,則定義cos準為功率因數也叫力率。當有功功率P一定時,功率因數cos準越小,電力系統(tǒng)中電能的利用率就越大;反之就越小。
例如對于110kV變電站電容器容量的選擇。35kV母線側檢測到的功率因數約為0.909,P=20.16MW,若要在額定狀態(tài)下,將其功率因數提高到0.95,則需要補償電容器容量為:補償前:cosΦ1=0.909,補償后:cosΦ2=0.95,帶入式(1)得Qc=6.623Mvar。所以需要補償的電容器的容量是6.623Mvar。取整的話則選擇6000Kvar比較合適,對于實際的電容設備可以選擇:單臺電容器型號:BAM13/2-500-1W或BAM13-500-1W;成套裝置型號:TBB35-6000/500ACW(電抗率為12%)。
對于有功功率的大小取決于具體的變壓站的負荷的大小。一般計算電容容量是根據平均負荷來計算的,但當系統(tǒng)出現高負荷時會出現無功補償欠缺,當系統(tǒng)出現低負荷的時候出現過補現象。所以為了改善力率,電容器容量在計算時選擇大負荷時的有功功率進行計算,盡量使的功率因數在0.95以上,在出現低負荷的情況時,切除部分電容,使功率因數保持在1以下的周圍。
4 總結
可持續(xù)發(fā)展方針的要義之一就是節(jié)能,對于電力系統(tǒng)的經濟運行也具有很重要的意義。變壓器是電力系統(tǒng)中引起電能損耗的主要原因,對其經濟運行就是讓其工作在節(jié)能方式。無功補償可以降低無功損耗,提高系統(tǒng)的傳輸功率。其中涉及多的是電容。電力電容器是現在普遍的補償設備,其經濟性很好且效果快。對于電容容量的選擇就是根據實際系統(tǒng)的負荷和盡量高的功率因數尋找匹配優(yōu)的電容。從電力系統(tǒng)的經濟性考慮,除了這兩個主要方面外,還可以通過提高發(fā)電設備能力、減少線路損失、調整電壓、電網改造、調整或更換變壓器以及科學管理等方法,來提高系統(tǒng)的性能和經濟性。