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莆田箱式变压器解析
日期:2019-06-10  人气:65
一、莆田箱式变压器简述
无功功率补偿简称莆田箱式变压器,在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少电网的损耗,使电网质量提高。反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。


二、莆田箱式变压器分类及作用
2.1莆田箱式变压器的分类
感性无功:电流矢量滞后于电压矢量90° 如电动机、变压器、晶闸管变流设备容性无功:电流矢量超前于电压矢量90° 如莆田箱式变压器http://najiang.sgg567.com/、电缆输配电线路等
基波无功:与电源频率相等的无功(50HZ)
谐波无功:与电源频率不相等的无功

2.2莆田箱式变压器的作用
莆田箱式变压器的主要作用就是提高功率因数以减 少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供 电质量,在长距离输电中提高输电稳定性和 输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功 率。安装并联莆田箱式变压器进行莆田箱式变压器,可限制 无功功率在电网中的传输,相应减少了线路 的电压损耗,提高了配电网的电压质量。
1.提高电压质量 把线路中电流分为有功电流Ia和无功电流Ir,则线路中的电压损失:

式中: P—有功功率,KW Q—无功功率,Kvar U—额定电压,KV R—线路总电阻,Ω Xl—线路感抗,Ω
因此,提高功率因数后可减少线路上传输的无功功率Q,若 保持有功功率不变,而R、Xl均为定值,无功功率Q越小, 电压损失越小,从而提高了电压质量。

2.提高变压器的利用率,减少投资 功率因数由cosφ1提高到cosφ2提高变压器利用率为:
由此可见,补偿后变压器的利用率比补偿前 提高ΔS%,可以带更多的负荷,减少了输变电设备的投资。
3.减少用户电费支出
(1)可避免因功率因数低于规定值而受罚。
(2)可减少用户内部因传输和分配无功功率 造成的有功功率损耗,电费可相应降低。
4. 提高电力网传输能力 有功功率与视在功率的关系式为:P=Scosφ 可见,在传输一定有功功率的条件下,功率因数越高,需要电网传输的功率越小。
三、莆田箱式变压器的原理


当电网电压的波形为正弦波,且电压与电流同相位时,电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积,即:P=U×I
电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场,此时所消耗的能量不能转化为有功功率,故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S,即有功功率和无功功率的矢量和: ;无功功率为: 
有功功率与视在功率的比值为功率因数:cosf=P/S

  无功功率的传输加重了电网负荷,使电网损耗增加,系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联莆田箱式变压器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时,电网只传输有功功率P。根据国家有关规定,用户的功率因数应达到0.9以上,用户的功率因数应达到0.85以上。

如果选择莆田箱式变压器功率为Qc,则功率因数为:cosφ= P/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2
在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值,然后再计算莆田箱式变压器的安装容量:
  Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕
  式中:Qc一莆田箱式变压器的安装容量,kvar;P一系统的有功功率,kW
  tanφ1--补偿前的功率因数角, cosf1--补偿前的功率因数
  tanφ2--补偿后的功率因数角, cosf2--补偿后的功率因数

在大系统中,莆田箱式变压器还用于调整电网的电压,提高电网的稳定性。
在小系统中,通过恰当的莆田箱式变压器方法还可以调整三相不平衡电流。按照wangs定理:在相与相之间跨接的电感或者电容可以在相间转移有功电流。因此,对于三相电流不平衡的系统,只要恰当地在各相与相之间以及各相与零线之间接入不同容量的莆田箱式变压器,不但可以将各相的功率因数均补偿至接近1,而且可以使各相的有功电流达到平衡状态。
四、莆田箱式变压器的方式

4.1集中补偿:装设在企业或地方总变电所 6~35KV母线上,可减少线路的无功损 耗,而且能提高本变电所的供电电压质量。

4.2分散补偿:装设在功率因数较低的车间 或村镇终端变、配电所的或母线上。 这种方式与集中补偿有相同的优点,但无功 容量较小,效果较明显。

4.3就地补偿:装设在异步电动机或电感性 用电设备附近,就地进行补偿。这种方式既 能提高用电设备供电回路的功率因数,又能改变用电设备的电压质量
莆田箱式变压器的节能只是降低了补偿点至发电机 之间的供电损耗,所以侧的莆田箱式变压器不 能减少网侧的损耗,也不能使供电 变压器的利用率提高,就地补偿的节能效果最为显著。

五、莆田箱式变压器方式的选择及计算

集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主;
调节补偿与固定补偿相结合,以固定补偿为主;
补偿与补偿相结合,以补偿为主。
补偿容量的确定可以根据负荷的最大功率、补偿前的功率因数及要求补偿后达到的功率因数,用下式计算确定:Q =α*P*(tanφ1—tanφ2)
式中:Q — 所需补偿的总无功功率,kvar;
α— 平均负荷系数,取0.7~0.8;
P — 用户最大负荷,kW;
tanφ1—补偿前平均功率因数角
tanφ2—补偿后平均功率因数角
或 Q =α*P*q
q — 补偿率,kvar / kW

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