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無功補償在城市道路照明工程中的經濟性分析

發布時間:2021-03-22    訪問:1412

本文結合城市照明設計的原則和標準,分析了無功補償在工程照明中的作用,以及增加無功補償前后的成本比較,提出了無功補償安裝和計算方法,指出了合理安裝無功補償裝置是降低運營成本的有效措施。

1.原理簡述

無功功率補償的基本原理是把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路,當容性負荷釋放能量時,感性負荷吸收能量;而感性負荷釋放能量時,容性負荷卻在吸收能量,能量在兩種負荷之間互相交換。這樣,感性負荷所吸收的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償,這就是無功功率補償的基本原理。

2.無功補償的作用

電力系統的負載大多是電感性的,會消耗無功電力,使得負載電流相位滯后于電壓,相角差越大。無功電力需求越大,要供給固定的有功功率,勢必提高電流而增加線路損耗。同時,電力網絡中的用電設備消耗的無功功率也必須從網絡中某個地方獲得,顯然,這些無功功率如果都要由發電機提供并經過長距離傳送是不合理的,通常也是不可能的。合理的方法應該是在需要無功功率的地方產生無功功率。因此在配電系統里幾乎都使用電容器來補償負載所需的無功功率,以改善功率因數。

2.1改善功率因數以相應地減少電費

根據國家水電部,物價局頒布的《功率因數調整電費辦法》規定三種功率因數標準值,相應減少電費。

(1)高壓供電的用電單位,功率因數為0.9以上。

(2)低壓供電的用電單位,功率因數為0.85以上。

(3)低壓供電的農業用戶,功率因數為0.8以上。

根據《辦法》,補償后的功率因數以分別不超出0.95、0.94、0.92為宜,因為超過此值,電費并沒有減少,相反初次設備增加,反而不經濟。

2.2降低系統的能耗

功率因數的提高,能減少線路損耗及變壓器的銅耗。設R為線路電阻,AP,為原線路損耗,AP2為功率因數提高后線路損耗,則線損減少:

2.3減少了線路的壓降

由于線路傳送電流小了,系統的線路電壓損失相應減少,有利于系統電壓的穩定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高),有利于大電機啟動。

2.4減少建設投資,開發設備潛力

對于新建項目來說,降低了變壓器容量,減少了投資費用,同時也減少了運行后的基本電費。對于原有供電設備來講,同樣的有功功率下,cosφ提高,負荷電流減小,因此向負荷傳輸功率所經過的變壓器、開關、導線等配電設備都增加了功率儲備,開發了設備的潛力。

3.補償方式的選擇

采用并聯電容器作為人工無功補償,為了盡量減少線損和電壓損失,宜就地平衡,即低壓部分的無功宜由低壓電容器補償,高壓部分的無功宜由高壓電容器補償。對于容量較大,負荷平穩且經常使用的用電設備的無功功率,宜就地補償。補償基本無功的電容器組宜在配變電所內集中補償,在有工業生產機械化自動化程度高的流水線、大容量機組的場所,宜分散補償。

3.1方法

在城市道路的照明中,隨器補償就是指將低壓電容器通過低壓熔斷器接在照明配電變壓器二次側,以補償配電變壓器空載無功的補償方式。

3.2特點

照明變空載無功是照明系統無功負荷的主要部分,隨器補償能有效地限制照明系統無功基荷,降低無功網損,其補償效果好,經濟性高,是目前補償照明變無功的有效手段之一。

3.3補償容量

為防止配變空載時過補償,產生鐵磁諧振。

4.產生的效益及投資回收率

4.1以某用電戶實例

配變容量:S=l00kVA;有功功率:P―70kW;功率因數:cosφ=0.7;每日(按l0h)用電量為:A=700kW.h

該用戶未安裝無功補償裝置時,根據電價手冊規定,普通工業用電的功率因數為0.7時,應增收7.5%的功率因數調節電費。如果電能電費按年平均值0.54元/kW.h,則該用戶每天增加的功率因數調節電費為:0.54×700×7.5%=28.35(元);即供電部門對該用戶加收的功率因數調節電費為28.35元。

如果該用戶安裝無功補償裝置,功率損耗將明顯減少。

有功或無功電能都是靠各電壓等級的線路輸送的,在輸送電能的過程中,線路上都有功率損耗。為簡化計算程序,采用無功補償經濟當量來計算無功補償的經濟效益,即每安裝l kW的補償電容,相當于降低了多少kW的有功損耗。

4.2無功補償的經濟效益比較

經無功補償的經濟分析后,對該用戶作如下經濟效益比較:

(1)安裝補償電容后,線損下降了7.83%。

(2)安裝補償電容器后,供電部門的經濟效益損失可減少。

①每天:32.13-28.35=3.78元

②每月:按30天計,3.78×30=113.40元

③每年:按365天計,3.78×365=1379.7元

(3)安裝補償電容后,用戶的經濟損失可減少。

①每天:28.35元

②每月:按30天計,28.35×30-850.50元

③每年:按365天計,28.35×365=10347.75元

④用戶購買28kvar電容器的投資1540.00元,僅需2個月即可收回成本。

(4)據計算,安裝補償電容后,可提高2.83%的低壓末端電壓。

(5)增加了配變15kW的有功出力。

假使10kV功率因數在0.85基礎上再提高至0.90,線損降低率從隨機補償后32.17%提高至39.51%。每年可再減少電量損失1000.95MWh;按0.55元/kWh計算,每年節省電費55萬元,投資回收期2個多月。

5.結語

從以上的分析中可知,當用戶的用電功率因數未達到規定值時,應隨器安裝電容補償無功,既可減少供電部門的經濟損失,又可減少用戶的經濟損失,還可以提高線路末端電壓和配變出力,是降損增效的好措施。在社會向節約型發展的今天,在企業的成本管理工作中,線損率是用電企業的一個重要考核指標,它的高低直接關系到企業的經濟成本。對照明工程來說,電容補償更是降低照明成本、提高企業經濟效益的好辦法。