電力系統(tǒng)中無功負荷一般主要指感應式電動機、日光燈、空調(diào)、冰箱、洗衣機以及其它類型的感性負載。它們約占電網(wǎng)無功總消耗的60%~65%;其次是配網(wǎng)中電力變壓器的無功損耗,約占電網(wǎng)無功總消耗的20%~25%;其它約有10%~20%的無功功率大體是在整流器、電控器、架空輸電線路中消耗的。

 

    2·1　無功傳輸對配網(wǎng)造成的影響

 

    2.1.1　無功傳輸對配網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響由于配電網(wǎng)絡(luò)中存在著電阻和電抗(統(tǒng)稱阻抗),因此無論有功或無功電流經(jīng)過阻抗時必然會產(chǎn)生壓降。壓降的計算公式如下:

 

    △U=PR+QXU=PRU+QXU …………(1)

 

    式中:△U—壓降;U—網(wǎng)絡(luò)運行電壓;P—有功負荷;Q—無功負荷;R—電阻;X—電抗。

 

    在有功負荷、網(wǎng)絡(luò)電壓、網(wǎng)絡(luò)阻抗不變的情況下,Q越大,網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的壓降就會越大。網(wǎng)絡(luò)中的壓降越大,網(wǎng)絡(luò)末端用戶的電壓水平就會越低。

 

    2.1.2　無功傳輸對網(wǎng)絡(luò)線損的影響無功功率既不作功也不消耗,但它卻存在于電網(wǎng)之中,并不斷地在流動,充當能量交換的媒介。由于網(wǎng)絡(luò)中存在著電阻,無功電流經(jīng)過電阻時必然要消耗能量,所以自然就會出現(xiàn)線損。無功傳輸對線損的影響見公式(2):

 

    △A=P2+Q2U2·R×10-3·h

 

    ………………………………………(2)

 

    式中:△A—線損;h—供電小時數(shù)。

 

    公式(2)中,當線路輸送的有功功率P和網(wǎng)絡(luò)電壓U保持不變時,可以看出,線損對無功負荷的變化反應極為敏感,網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o功功率越大,線損也就越大。反之則會減小。

 

    2·2　無功補償?shù)淖饔靡陨戏治霰砻?無功傳輸對配網(wǎng)的影響,一是會導致電力用戶電壓水平的惡化,二是會造成網(wǎng)絡(luò)線損的上升。為了降低無功傳輸帶來的不利影響,我們結(jié)合無功源建立方便的特點,可以在配網(wǎng)無功負荷集中處并入一定數(shù)量的電容器,由電容器向負荷點就近提供無功功率,以減少系統(tǒng)流入的Q,這樣不僅可使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的壓降損失△U變小,同時也可使網(wǎng)絡(luò)的線損△A減小,可謂一舉兩得。當在配電網(wǎng)絡(luò)中并入電容器Qb之后,網(wǎng)絡(luò)的壓降和線損計算公式就會變?yōu)?

 

    △U=PRU+(Q-Qb)XU………………(3)

 

    △A=P2U2·R×10-3·h+(Q-Qb)2U2·R×10-3·h………………………………………(4)

 

    由以上兩式可見,Qb增大,壓降的損失就會減小,降損的效果就會增大,當Qb=Q時,由無功傳輸帶來的壓降損失和線損會為零,其改善電壓和降損的效果達到最佳。如果Qb>Q,則會出現(xiàn)無功倒流系統(tǒng)的情況,這時壓降損失反而會增大,降損的效果也會逐步開始惡化。故而可以得出,無功補償在一定條件下不僅可以改善配網(wǎng)用戶的電壓質(zhì)量,同時還可以降損節(jié)電。但無功補償?shù)娜萘宽氁孪葴y算,確定的補償度一定要合理。否則,則既不經(jīng)濟,也不會取得好的效果。

 

    3　無功補償對改善用戶電壓質(zhì)量的實例分析

 

    設(shè)有一專線供電的10kV電力用戶,用電負荷為3+j2·25MVA,供電線路首端運行電壓為10kV,輸電線路長度6km,導線型號為LGJ-120。R0=0·27Ω/km,X0=0·379Ω/km,無功補償點選在用戶端,補償后用戶端負荷的功率因數(shù)COSφ=0·92。以下對補償前和補償后用戶端電壓水平的變化情況作以計算和分析。

 

    3.1　補償前用戶端電壓水平線路首端有功功率P1=P+△P,線路首端無功功率Q1=Q+△Q

 

    △P=P2+Q2U2·R

 

    =3·02+2·252102×6×0·27

 

    =0·23(MW)

 

    △ P=P2+Q2U2·X

 

    =3·02+2·252102×6×0·379

 

    =0·32(MVA)

 

    U2=U1-P1R+Q1XU1

 

    =10-3·23×6×0·27+2·57×6×0·37910

 

    =8·9(kV)

 

    用戶端電壓下降率=(10-8·9)/10×100%=11%

 

    3.2　補償后用戶端電壓水平將用戶端負荷的COSφ補償?shù)?·92時,用戶側(cè)應補償?shù)碾娙萜魅萘縌b=(1-tgφ2/tgφ1),Q=(1-0·425/0·75)×2250=975(kVA)

 

    式中:φ1—補償前的功率因數(shù)角;

 

    φ2—補償后的功率因數(shù)角。

 

    用戶端的電壓水平:

 

    U2=10-3·23×6×0·27+(2·57-0·975)×6×0·37910=9·1(kV)

 

    用戶端電壓下降率=(10-9·1)/10×100%=9%

 

    4 無功補償對降低配網(wǎng)線損的實例分析

 

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