电力系统无功补偿.docx

电力系统无功补偿.docx

《电力系统无功补偿.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统无功补偿.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电力系统无功补偿

毕业论文（设计）

题目电力系统的无功优化、补偿及无功补

偿技术对低压电网功率因数的影响

2007年8月30日

电力系统的无功优化、补偿及

无功补偿技术对低压电网功率因数的影响

电气工程及其自动化专业

学生：

指导教师：

摘要：

电力系统的无功优化和无功补偿是提高系统运行电压，减小网损，提高系统稳定水平的有效手段。

本文对当前常用的无功优化和无功补偿进行了总结，对目前无功补偿和优化存在的问题进行了一定的探讨和研究。

电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。

无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，电压问题本质上就是一个无功问题。

解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。

关键词：

无功优化无功补偿网损电压质量功率因数

Reactivepowersystemoptimization,compensationandReactivepowercompensationoflowvoltagenetworkofpowerfactor

ElectricalEngineeringandAutomation

Student:

LuobifengSupervisor：

Qingyuanjiu

Abstract:

Reactiveoptimizationandreactivecompensationofpowersystemisavalidwaytoincresethesystem’soperatingvoltageandmaintenancelevel.It’salsothewayto  reducetheinternetloss.ThisessaysummarizewhatReactiveoptimizationandreactivecompensationareinourdailylife.Italsodiscussesandstudiessomeproblemsexistinginreactiveoptimizationandreactivecompensation.VoltageisoneoftheimportanttargetsofQualityofpowersupply, whosequalitywillaffectstabilizationofpowergridsand electricequipmentfunctioningwelldirectly.Linlossandsafetyinproductioninindustryandagriculture,theproduction’squality,electricalenergydepthloss,andelectricalenergyusedbycommonpeopleeverydaywillbeinfulenceddirectlybyittoo.voltagequalitisanimportantfactortoaffectvoltagequality.sovoltagequalitandvoltagequalitarecloselyrelatedtoeachother.Theproblemsaboutvoltageistheproblemofreactiveenergyinnature.Allinall,tosolvetheproblemofreactivecompensationwellisverymeaningfulandnecessary.

Keywords:

ReactiveOptimization   ReactiveCompensation  Internetlossofvoltagequlity   PowerFactor

一、前言………………………………………………………………6

二、无功优化和补偿的原则和类型…………………………………6

1、无功优化和补偿的原则………………………………………6

2、无功优化和补偿的类型………………………………………7

三、输配电网络的无功优化…………………………………………7

1、无功优化的目标函数…………………………………………7

2、优化算法………………………………………………………8

四、配电线路上的无功补偿及用户的无功补偿……………………8

1、配电线路上的无功补偿………………………………………8

2、用户的无功补偿………………………………………………10

五、影响功率因数的主要因素………………………………………12

1、异步电动机和变压器…………………………………………12

2、供电电压超出额定范围………………………………………12

3、电网频率的波动………………………………………………12

六、低压配电网无功补偿的方法……………………………………12

1、随机补偿………………………………………………………12

2、随器补偿………………………………………………………13

3、跟踪补偿………………………………………………………13

七、无功补偿容量的选择方法………………………………………13

1、单负荷就地补偿………………………………………………13

2、多负荷补偿……………………………………………………14

八、无功补偿的效益…………………………………………………14

1、节省企业电费开支……………………………………………14

2、提高设备的利用率……………………………………………14

3、降低系统的能耗………………………………………………15

4、改善电压质量…………………………………………………15

5、增加变压器容量………………………………………………15

九、结束语……………………………………………………………15

十、参考文献…………………………………………………………16

电力系统的无功优化、补偿及

无功补偿技术对低压电网功率因数的影响

一 前言

随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。

降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。

特别是随着电力市场的实行，输电公司（电网公司）通过有效的手段，降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。

电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。

通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性,而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。

无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下，通过调节控制变量（发电机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节）使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。

通过无功优化不仅使全网电压在额定值附近运行，而且能取得可观的经济效益，使电能质量、系统运行的安全性和经济性完美的结合在一起，因而无功优化的前景十分广阔。

无功补偿可看作是无功优化的一个子部分，即它通过调节电容器的安装位置和电容器的容量，使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。

无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。

无功补偿的合理配置原则

从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。

为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

（1）总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。

（2）电力部门补偿与用户补偿相结合。

在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。

因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

（3）分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。

集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。

分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。

集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。

但不能降低配电网络的无功损耗。

因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。

所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。

所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。

（4）降损与调压相结合，以降损为主。

二 无功优化和补偿的原则和类型

1、无功优化和补偿的原则

 在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。

无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定：

1）根据网络结构的特点，选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制；

2）根据无功就地平衡原则，选择无功负荷较大的节点。

3）无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动，以提高系统运行的经济性。

4）网络中无功补偿度不应低于部颁标准0.7的规定。

2、无功优化和补偿的类型

电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。

在超高压输电线路中（500kV及以上），由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV每公里的容性充电功率达1.2Mvar／km。

这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。

如实际上，电网在500kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗，使无功在500kV电网平衡。

三 输配电网络的无功优化（闭式网）

电力系统的无功补偿从优化方面可从两个方面说起，即输配电网络（闭式网）和配电线路及用户的无功优化和补偿（开式网）。

1、无功优化的目标函数

参考文献［3］中著名的等网损微增率定律指出，当全网网损微增率相等时，此时的网损最小。

无功的补偿点应设置在网损微增率较小的点（网损微增率通常为负值时进行无功补偿），这样通过与最优网损微增率相结合进行反复迭代求解得到优化的最佳点。

一方面，该方法没有计及其它控制变量的调节作用，同时在实际运行中也不可能通过反复迭代使全网网损微增率相等，这样做的计算量太大且费时。

与此同时，国内外学者对无功优化进行了大量研究，提出了大量的无功优化的数学模型的优化算法。

无功优化的数学模型主要有两种，其一为不计无功补偿设备的费用，以系统网损最小为主要目的。

即优化状态时无功优化的目标函数可用下式表达：

其二，以系统运行最优为目标函数，它计及了系统由于补偿后减小的网损费用和添加补偿设备的费用，可用下式表达：

式中，β为每度电价，τmax为年最大负荷损耗小时数，α、γ分别表示为无功补偿设备年度折旧维护率和投资回收率，KC为单位无功补偿设备的价格，QC∑为无功补偿总容量。

模型二考虑了投资问题，可认为是一种比较理想的模型。

特别是随着电力市场的实行，各部门都追求经济效益，显然考虑了无功投资问题更合理一些。

2、优化算法

由于电力系统的非线性、约束的多样性、连续变量和离散变量混合性和计算规模较大使电力系统的无功优化存在着一定的难度。

将非线性无功优化模型线性化求解，是一些算法的出发点，如