第三篇 箱式变电站和无功补偿

第三篇 箱式变电站和无功补偿

因为箱变内空间狭小，实际运行中挂、拆地线很不方便，所以在许多箱变的开关柜单元装设了极地开关，并采用了联动的形式，拉开隔离刀闸，接地开关闭合，合上隔离开关，接地开关打开，操作中要引起注意。

采用复合接地网，水平接地为主，垂直接地为辅。接地电阻不大于4Ω。

箱变现存的问题 P250

箱变的操作与维护 P254

倒闸操作与事故处理 P255

在电力系统中先天相的存在大量的无功负荷，可能来自电力线路、变压器、用电设备。大量无功功率的存在，降低系统功率因数，增大线路电压电能损失，严重影响经济效益，有效的办法就是进行无功补偿。其目的是：

1、 保证无功平衡，维持电力系统无功稳定。

2、 提高地区电网电压质量，使电网无功电压优化运行。

3、 提高功率因数，改善电能质量，是电网无功电压优化运行。

4、 合理确定无功补偿方式、容量、安装地点，使效果最佳。

5、 防止过不成引起发电机自励磁。

电力电容器补偿是最广泛的应用。低压补偿一般是三相的，有220、400、500V 三个电压等级，在内部接成三角形接线。

功率因数

功率因数（Power Factor）的大小与电路的负荷性质有关， 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

一． 功率因数的定义

在电力系统中，电动机其它带有线圈（绕组）的设备很多，这类设备除了从电源取得一部分电功率作有功用外，还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。这就额外地加在了电源的负坦，功率因数cos Φ(也称力率）就是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。

理论公式上，有功功率表达式中的P=U*I*cosΦ中的cos Φ为功率因数，功率因数小于或等于1，功率因数的大小说明电源被利用程度，它的高低决定月电路端电压和电流之间的相位差。cos Φ 小于1 电路中就发生能量互换出现无功功率Q=UIsin Φ。

所以在计算过程中，可通过cos Φ=P/S ，tg Φ=P/Q（其中：P 称为有功功率（KW ），Q 称无功功率（Kvar) ，S=U*I称为视在功率（KVA) ），在实际中，可用电量值代替相应的功率。

二． 提高功率因数的实际意义

1． 对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosΦ中的cos Φ=1；但是当负载为干性或容性时，cos Φ

2． 对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cosΦ ，因为I=P./V/ cosΦ，所以Pl=R*P./V/cosΦ（V 是负载端电压的有效值）。 由以上式可以看出，在V 和P 都不变的情况下，提高功率因数cos Φ会降低输电线上的功率损耗！

在实际中，提高功率因数意味着：

1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。

2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cos Φ=0.5时的损耗是cos Φ=1时的4倍。

3) 能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。

4) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。

5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cos Φ也就使发电机能多出有功功率。

在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。

在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。

三． 提高负载因数的几种

可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种：

提高自然因数的：

1). 恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。

2). 对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。

3). 避免电机或设备空载运行。

4). 合理配置变压器，恰当地选择其容量。

5). 调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。

6). 改善配电线路布局，避免曲折迂回等。

人工补偿法：

实际中可使用电路电容器或调相机，多采用电力电容器补尝无功，即：在感性负载上并联电容器。理论解释：

在感性负载上并联电容器的可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载于电源之间原有的能量交换。

在交流电路中，纯电阻电路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电流滞后于电压90º，而纯电容的电流则超前于电压90º，电容中的电流与电感中的电流相差180º，能相互抵消。

电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流将滞后电压一个角度，如图1所示，将并联电容器与负载并联，则电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使总电流减小，功率因数将提高。

并联电容器的补偿又可分为：

1． 个别补偿。即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组，与用电设备

同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。

适合用于低压网络，优点是补尝效果好，缺点是电容器利用率低。

2． 分组补偿。即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线上。

优点是电容器利用率较高且补尝效果也较理想（比较折中）。

3． 集中补偿。即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线 上。在实际中会将电容器接在变电所的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所的总无功负荷来选择。 优点:是电容器利用率高，能减少电网和用户变压器供电线路的无功负荷。缺点:不能减少用户内部配电网络的无功负荷。