眾所周知,在10KV以下配電網絡的無功消耗總量中,配電變壓器約占30%左右,低壓用電設備約占65%以上。由此可見,在低壓配電系統中實施無功補償十分必要。從理論計算和實踐中證明,低壓無功補償的經濟效果最佳,綜合功能最強,是值得推廣的一種節能措施。
1.動態無功補償控制裝置簡介
1.1 WDB型動態無功補償屏(箱)的工作原理:它是根據負荷的無功功率和電網電壓及電力規范的要求,用晶閘管來實現投切電力電容器的,從而減少電源輸送的總電流,以達到降損和穩壓的目的。采用晶閘管作為投切電容器的相位控制開關,實現了無電壓無電流的投切沖擊,避免了機械式投切電容器開關觸頭易損死接、拒動、反彈等的問題,達到了長壽命、少維護、使用效率高的目的。
1.2 WDB型補償裝置的結構特點:采用高性能的16位單片機全數字化設計,軟、硬件模塊化集成度高;電磁兼容設計,抗干擾能力強;使用元件冗余系數高,運行可靠。控制器可分相補償和控制平衡負荷補償,對單相、三相、平衡負荷、非平衡負荷均能有效補償。接線簡單,屏(箱)整體組合,易于安裝。并留有RS232接口,可將必要的數據傳輸。
2.WDB型補償裝置的主要功能
本裝置具有過壓切除、過壓閉鎖、欠壓、過流、缺相、上電延時等保護功能。如電壓大于過壓保護限值時,能逐級切除電容器直到低于此電壓;當電壓大于閉鎖電壓時,即時缺無功也不投;當電壓低于低限工作電壓時,控制器處于休眠,不動作。滯后指示燈顯示時,表明此時無功為感性,需投入電容器;超前指示燈顯示時,表明此時無功為容性,需切除電容器。電容器可實現手動和自動投切,手動與自動能平滑轉換。本裝置還有電容器投入累計時間、電壓最大值、電流最大值、無功最大值的記憶功能,并能打印輸出。
WDB型補償裝置已經電力部電力設備儀表質量檢驗測試中心檢測通過,并已在遼寧省鐵嶺戶外供電系統和廣州戶外供電系統應用,運行情況良好。在北京、天津、保定、唐山等地投運多年以來,反修率為零、效果顯著,深受用戶的青睞。
3.WDB型補償裝置補償效果分析實例
某鄉鎮企業,從配電室至車間的距離為 0.4km,用低壓架空線路向車間供電,導線型號為LJ-25,線路參數R0=1.28Ω/km,X0=0.344Ω/km,各臺電動機名牌額定功率之和是55kw,額定電壓是0.38kv,每天運行8小時。配電室實測數據為:線路總電流61A,電壓0.38kv,輸送有功功率30kw。現按電動機名牌總容量的04配置WDB型補償控制裝置,裝置按每千乏投資180元計,到戶電價按0.5元/kwh考慮,其綜合功能分析計算如下。
補償前:
1)低壓線路功率因數cosφ1為
cosφ1=P/1.7321ULIL
=30/1.7321×0.38×61=0.75
2)低壓線路輸送的無功功率為
Q1=Ptg(arecosφ1)=30×0.88=26.46kvar
3)低壓線路電壓損失為
ΔV1=PR+Q1×/UL=(30×1.28×0.4+26.46×0.344×0.4)/0.38=50V
4)年線損電量為
ΔA1=3I2LRT=3×612×0.4×1.28×8×365=16689kwh
補償后:
1)低壓線路中輸送無功功率減少到
Q2=Q1-QC=26.46-(0.4×55)=4.46kvar
2)線路功率因數提高到
cosφ2=cos(tg-1Q2/P)=costg-14.46/30=0.989
3)低壓線路輸送電流減少到
I2=P/1.7321ULcosφ2=30/1.7321×0.38×0.989=46.08A
電流降低率為
I1-I2/I1×100%=61-46.08/61×100%=24.46%
4)低壓線路電壓損失減少到
ΔV2=PR+Q2X/VL=(30×0.4×1.28+4.46×0.4×0.344)/0.38=42.03V
5)年降低線損電量
ΔA=ΔA1-ΔA2=3(I21-I2L)RT=3(612-46.082)×0.4×1.28×8×365=7165.58kwh
6)年節省電費開支
GA=ΔA×C=7165.58×0.5=3582.79元
7)無功補償控制裝置投資費用
ZC=QC×K=22×180=3960元
8)收回投資年限
TD=ZC/GA=3960/3582.79=1.105年=13.26月
從以上計算分析,若是兩班制生產,收回投資僅用6.63個月;三班制生產,僅用4.42個月便可收回全部投資。因此,凡是由低壓配電線路供電的鄉鎮企業、農村的揚水站、制磚場、恒溫庫、面粉廠、榨油廠、煤球廠等動力用戶均可采用WDB型補償控制裝置進行集中補償或隨機補償,它不僅能提高功率因數、改善電壓質量、降低線路輸送電流、降低線路損耗電量,還能挖掘設備潛力、減少發熱和延長設備壽命及提高電動機的起動電壓,是一舉多得的有效措施,是兩網改造和降低生產成本的良策