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无功补偿在城市道路照明工程中的经济性分析

发布时间:2021-03-22    访问:1963

本文结合城市照明设计的原则和标准,分析了无功补偿在工程照明中的作用,以及增加无功补偿前后的成本比较,提出了无功补偿安装和计算方法,指出了合理安装无功补偿装置是降低运营成本的有效措施。

1.原理简述

无功功率补偿的基本原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路,当容性负荷释放能量时,感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时,容性负荷却在吸收能量,能量在两种负荷之间互相交换。这样,感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是无功功率补偿的基本原理。

2.无功补偿的作用

电力系统的负载大多是电感性的,会消耗无功电力,使得负载电流相位滞后于电压,相角差越大。无功电力需求越大,要供给固定的有功功率,势必提高电流而增加线路损耗。同时,电力网络中的用电设备消耗的无功功率也必须从网络中某个地方获得,显然,这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的,通常也是不可能的。合理的方法应该是在需要无功功率的地方产生无功功率。因此在配电系统里几乎都使用电容器来补偿负载所需的无功功率,以改善功率因数。

2.1改善功率因数以相应地减少电费

根据国家水电部,物价局颁布的《功率因数调整电费办法》规定三种功率因数标准值,相应减少电费。

(1)高压供电的用电单位,功率因数为0.9以上。

(2)低压供电的用电单位,功率因数为0.85以上。

(3)低压供电的农业用户,功率因数为0.8以上。

根据《办法》,补偿后的功率因数以分别不超出0.95、0.94、0.92为宜,因为超过此值,电费并没有减少,相反初次设备增加,反而不经济。

2.2降低系统的能耗

功率因数的提高,能减少线路损耗及变压器的铜耗。设R为线路电阻,AP,为原线路损耗,AP2为功率因数提高后线路损耗,则线损减少:

2.3减少了线路的压降

由于线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减少,有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机启动。

2.4减少建设投资,开发设备潜力

对于新建项目来说,降低了变压器容量,减少了投资费用,同时也减少了运行后的基本电费。对于原有供电设备来讲,同样的有功功率下,cosφ提高,负荷电流减小,因此向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备,开发了设备的潜力。

3.补偿方式的选择

采用并联电容器作为人工无功补偿,为了尽量减少线损和电压损失,宜就地平衡,即低压部分的无功宜由低压电容器补偿,高压部分的无功宜由高压电容器补偿。对于容量较大,负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率,宜就地补偿。补偿基本无功的电容器组宜在配变电所内集中补偿,在有工业生产机械化自动化程度高的流水线、大容量机组的场所,宜分散补偿。

3.1方法

在城市道路的照明中,随器补偿就是指将低压电容器通过低压熔断器接在照明配电变压器二次侧,以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。

3.2特点

照明变空载无功是照明系统无功负荷的主要部分,随器补偿能有效地限制照明系统无功基荷,降低无功网损,其补偿效果好,经济性高,是目前补偿照明变无功的有效手段之一。

3.3补偿容量

为防止配变空载时过补偿,产生铁磁谐振。

4.产生的效益及投资回收率

4.1以某用电户实例

配变容量:S=l00kVA;有功功率:P―70kW;功率因数:cosφ=0.7;每日(按l0h)用电量为:A=700kW.h

该用户未安装无功补偿装置时,根据电价手册规定,普通工业用电的功率因数为0.7时,应增收7.5%的功率因数调节电费。如果电能电费按年平均值0.54元/kW.h,则该用户每天增加的功率因数调节电费为:0.54×700×7.5%=28.35(元);即供电部门对该用户加收的功率因数调节电费为28.35元。

如果该用户安装无功补偿装置,功率损耗将明显减少。

有功或无功电能都是靠各电压等级的线路输送的,在输送电能的过程中,线路上都有功率损耗。为简化计算程序,采用无功补偿经济当量来计算无功补偿的经济效益,即每安装l kW的补偿电容,相当于降低了多少kW的有功损耗。

4.2无功补偿的经济效益比较

经无功补偿的经济分析后,对该用户作如下经济效益比较:

(1)安装补偿电容后,线损下降了7.83%。

(2)安装补偿电容器后,供电部门的经济效益损失可减少。

①每天:32.13-28.35=3.78元

②每月:按30天计,3.78×30=113.40元

③每年:按365天计,3.78×365=1379.7元

(3)安装补偿电容后,用户的经济损失可减少。

①每天:28.35元

②每月:按30天计,28.35×30-850.50元

③每年:按365天计,28.35×365=10347.75元

④用户购买28kvar电容器的投资1540.00元,仅需2个月即可收回成本。

(4)据计算,安装补偿电容后,可提高2.83%的低压末端电压。

(5)增加了配变15kW的有功出力。

假使10kV功率因数在0.85基础上再提高至0.90,线损降低率从随机补偿后32.17%提高至39.51%。每年可再减少电量损失1000.95MWh;按0.55元/kWh计算,每年节省电费55万元,投资回收期2个多月。

5.结语

从以上的分析中可知,当用户的用电功率因数未达到规定值时,应随器安装电容补偿无功,既可减少供电部门的经济损失,又可减少用户的经济损失,还可以提高线路末端电压和配变出力,是降损增效的好措施。在社会向节约型发展的今天,在企业的成本管理工作中,线损率是用电企业的一个重要考核指标,它的高低直接关系到企业的经济成本。对照明工程来说,电容补偿更是降低照明成本、提高企业经济效益的好办法。