近年来，随着农村电网的进一步完善，工农业生产用电规模不断扩大，用电量不断增加，电力结构发生变化，电力供需矛盾日益突出。因此，根据电网的运行特点，从无功功率传输过程中有功功率消耗的角度进行无功补偿。然而，在补偿过程中，我们还需要考虑很多问题，才能优化效益，这就要求我们在补偿过程中必须遵循一定的原则和方法，实现科学合理的补偿，才能事半功倍。

DWK型柱上无功补偿装置

一、全面规划、合理布局、分级补偿和地方平衡：

1) 综合平衡与局部平衡相结合，既要满足整个电网的总无功平衡，又要满足亚、分站的无功平衡。

2) 集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，不仅在变电站，而且在配电线路、配电变压器和电气设备中，都需要集中负荷的补偿，以实现无功的局部平衡，减少其远距离传输。

3) 高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，是分散补偿的补充。

4) 降损与调压相结合，主要是为了降低损耗，考虑到压力调节，这是针对长线路、多支路、分散负荷、低功率因数的线路，最显着的特点是：低负荷率、线损，如果对这条线路进行补偿，可以显著提高线路的供电能力。

5) 供电部门的无功补偿与用户补偿相结合，因为配电变压器的无功功率消耗在60%左右，其余的电能消耗在用户的电气设备上，如果两者不能很好地配合，可能导致轻负荷或空载过补偿，而满载时造成欠补偿，使补偿失去实际意义，无法取得理想的效果。

HSVG高压静止无功发生器

二、根据补偿原则，确定无功补偿能力：

根据电力系统无功功率的方向，确定了几种主要的补偿方法及其容量：

1) 变电站高压集中补偿：

这种补偿是在变电站10(6)kV母线上安装高压并联电容器组，以补偿主变压器的空载无功损耗和线路漏电补偿的无功功率。目前，在农村电网中，除了广大用户外，县总局基本上采用这种补偿方式。

2) 随线补偿：

电容器分散安装在高压配电线路上，主要补偿线路上的无功功耗，还可提高线路末端电压，改善电压质量，补偿容量一般遵循"2/3"原则，即补偿容量为无功负荷的2/3，电压降至DU=(PR+QX)/Ue。

3) 跟器补偿：

电容器安装在配电变压器的低压侧，主要补偿配电变压器的空载无功功率和漏磁无功功率。一般情况下，农村电网的配电负荷率低、负荷轻或空载，无功负荷主要是变压器的空载励磁无功功率，因此配电变压器的无功补偿能力不容易超过其空载无功功率，否则，当配电变压器接近空载时会引起过补偿，因此应采用Qb≤10%Se/100(其中10%为空载电流的百分比，从人工中可以发现Se是变压器的额定容量)，但对于工业变压器用户来说，由于其负荷率高，应从改善变压器输出的角度考虑补偿问题。

4) 随电动机补偿：

电容器直接连接到电机，以补偿电机的无功功率消耗。根据运行统计，县级农村电网中约60%的无功电能消耗在电机上。因此，做好电机的无功补偿，实现无功功率的局部平衡，不仅可以减少配电线路的损耗，而且可以提高电机的输出。一般情况下，当电机超过7。5kW补偿后，应根据QC≤3 Ue10确定所确定的容量。此外，对于机械负荷较大的电机，补偿容量可以适当增加，比电机的空载无功功率大，但应小于额定无功负荷，即Q0≤QC≤Qe。

5) 低压集中补偿：

安装在低压母线上的整套并联电容器主要补偿变压器本身及以上的无功损耗，但配电线路上的损耗没有减少。因此，补偿不应过大，否则变压器在轻负荷或无负荷运行时会被过补偿，补偿容量应由变压器额定容量的30%~40%确定，即Qb=(0.3-0.4)SN，。或从提高功率因数的角度考虑Qb=P(tgφ1-tgφ2)，，其中tgφ1和tgφ2是补偿前后功率因数角的切线值。

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配电变压器的经济选择分析

在电力系统中，为了使电能传输范围及数量提高，变压器得到广泛应用。然而，发电、输电、配电及用电各环节构成的电力系统一般需要3～5次的变压过程，造成电力系统中总的变压器容量远远超出发电机的总容量，从而产生了严重的损耗。如何对变压器运行方式进行选择和控制是实现电力系统经济运行的关键，它不仅通过节约电能带来可观的经济效益，而且对国民经济发展具有十分重要的现实意义。　　配电变压器是配电网中传输、分配电能的重要电气设备，由于数量大、分布面广，在运行过程中变压器自身产生的有功功率损耗和无功功率消耗总量占电能损耗比例约30%。因此，本文结合配电变压器经济运行的原理，以及配电变压器经济运行的几种不同情况，设计并实现了一种配电变压器经济运行控制系统，该系统将配电变压器经济运行原理与实际相结合，以降低配电变压器的电能损耗。　　一、变压器的基本结构　　电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其它附件等。其中铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身红。　　电力变压器的铁心，由磁导率很高的硅钢片制成，硅钢片有热轧和冷轧两种，热轧硅钢片由于其磁性能差，因此电力变压器的铁心已不采用这种材料。冷轧硅钢片又分为无取向和取向两种，其中取向冷车轧硅钢片有明显的方向性，即沿着轧制方向的磁性能好，因此目前电力变压器均采用冷轧取向硅钢片。　　绕组，是由截面为圆形，扁形的钢，铝导线绕制而成，绕组的主要形式有层式和饼式两种形式，层式绕组的线匝沿其轴向依次排列，饼式绕组的线匝在幅向形成线饼后，再沿轴向排列。　　按变压器铁心和绕组的配置来分类，可分为心式和壳式两种。心式结构的特点是绕组露出外侧，而铁心在内侧，从绕组绝缘上考虑，这种结构适用于高电压，壳式结构的特点是在铁心内侧安放绕组，从外侧看得见铁心，这种结构适用于低电压大电流的场合。　　二、配变经济运行建模　　配电变压器的技术参数表征了配电变压器在运行供电过程中自身损耗的特性：有功功率损耗和无功功率消耗。双绕组配电变压器技术参数包括：空载电流I0，空载损耗P0，短路电压UK及短路损耗PK。　　空载电流值I0和铁芯材质、磁路的几何尺寸及铁芯制作工艺等密切相关。　　I0% =I0/IN 　　式中：I0―空载电流，A;In―配电变压器次侧绕组的额定电流，A。　　空载损耗P0是在配电变压器接入额定电压条件下，铁芯内由励磁电流引起磁通周期性变化时产生的损耗，也称铁芯损耗。铁耗包括基本铁耗和附加铁耗。　　短路电压UK是指在二次绕组短路时，在一次绕组施加额定频率的电压，当二次绕组通过额定电流时，一次绕组所施加的电压UK称为配电变压器的短路电压，又称阻抗电压，为：UK% =UK/UN100% 　　式中：UN―配电变压器一次侧绕组的额定电压，kV。　　配电变压器铭牌所给定的短路损耗Pk值，系指绕组温度为75 ℃时额定负载所产生的功率损耗。　　在进行配电变压器经济运行的分析和计算时，为了简化计算，有功功率损耗常近似为：　　Q0≈S0=I0%×SN×10-2 　　无功功率消耗近似记为：　　QK≈SK=UK% ×SN×10-2 　　综合功率损耗包括了有功功率损耗，它更具有系统性的特征。综合功率经济运行最佳是指：既考虑有功电量节约，又考虑无功电量节约的综合最佳;既考虑用户节电又考虑电网损耗降低的系统最佳。　　三、变压器并列运行的经济运行分析　　我国有相当数量的变电所，其变压器采用并列运行方式，其中尤以22OKV，110KV变电所更是如此。对于并列运行的变压器，其经济运行方式的确定，主要是指所有两台及两台以上的变压器并列运行，在供相同负载的条件下，优选功率损耗最小的运行方式。　　如变配电所变压器总台数为N，则存在着(2n-l)种组合运行方式。以三台变压器为例，共存在七种运行方式，即A，B，C变压器单台运行，AB，CB，以两台变压器并列运行以及ACB三台变压器并列运行"在这七种运行方式之间，还要经过十五次的比较判定才能确定既满足负载的用电同时变压器的损耗也最小的运行方式。即单台变压器之间经过三次，两台并列方式之间经过三次，一台与两台并列之间经过六次，两台并列与三台之间经过三次。十五次的比较判定之后才能确定既满足负载的用电同时变压器的损耗也最小的运行方式。其它台数并列运行以此类推。

09-22

2023