低压集中分组自动无功补偿装置的改进,减少电费罚款.doc

1、低压集中分组自动无功补偿装置的改进,减少电费罚款摘要：随着城市的快速发展，低压集中分组自动无功补偿装置在雨水泵站、合流泵站、输送泵站的变配电所中广泛应用，变压器容量大，导致常常超出电业对用户的考核指标，因此，研究低压集中分组自动无功补偿装置的改进，从而减少电费的罚款具有十分重要的意义。 关键词：低压；自动无功补偿装置 中图分类号： U223.5+3 文献标识码： A 文章编号： 低压集中分组自动无功补偿装置在雨水泵站、合流泵站、输送泵站的变配电所中广泛应用，其补偿容量的配置能使 10KV 高压侧的功率因素达到 0.90 以上，此值高于电业对用户 0.85 的考核指标。但在实际使用中，特别是变压

2、器容量大，开车少的泵站没能达到电业对用户的考核指标，导致电费罚款的状况时有发生，为改变此状况必须找到实际运行中功率因素达不到设计预期的原因，采取有效对策，杜绝罚款，降低能耗费用刻不容缓。 以泵站常用的二路电源供电，双变压器配电的变配电所为例予以分析。 一、变配电所的一次系统图 二、一次系统图的设备参数 水泵：3 台 90 泵 36ZLB-70，单泵流量 1.85M3/S，扬程 6.0m，配机功率 155KW 电机：3 台交流异步电动机，JSL14-12，单机功率 155KW，电流304A，电压 380V，转速 485r/min，功率因素 0.806 变压器：2 台,SCB9-630 容量 63

3、0KVA，原、付边电流 21/909.4A，原、付边电压 10/0.4KV，联接组别Yn-11, 空载电流 I0=1.22%，空载有功损耗 P0=1.5KW，负载有功损耗 PK=6.4KW 电容器柜：2 台，每台配 7 组容器共 200KVar，其中：40 KVar400V57.7A 一组，30 KVar400V 43.3A 五组，10 KVar400V14.4A 一组 电源：二路，甲乙电源均为常用 量电：高供高量，流比 30/5 压 10/0.1，倍率 600 三、月均有、无功用电量，均权月平均功率因素，电费罚款情况 月均有功用电（KWh）月均无功用电（KVarh）均权月平均功率因素COS

4、罚款（元） 甲电源 34506750 0.46 866.00 乙电源 42007765 0.48 1059.00 四、甲乙两电源均权月平均功率因素为 0.46 和 0.48 的原因分析 1、每路 200KVar 补偿容量是否足够的复核 （1）按变压器容量复核 一般配电变压器每 100KVA 容量应配 30KVar 的电容补偿，则 630KVA变压器应配 189KVar 电容器200KVar，200KVar 是足够的。 （2）按电动机容量复核 155KW 电机三台。额定功率因素 0.806，为确保电机的安全运行，将电机适当放大，使其有一定的过载系数，故电机的实际运行电流会小于额定电流，则 COS

5、 为低于额定值，取电机的自然功率因素为 0.76，设计值为 0.9，则三台电机的补偿量为 Q=P（tg1-tg2）=3165（tgcos-10.76- tgcos-10.90） =172.5KVar 加上小动力、照明，假设为 10KVar，则负载的总无功为 182.5KVar 200KVar 经复核原设计容量 200KVar 是足够的，不会导致低功率因素。 2、按甲乙两路电源实际有功用电数，设计功率因素 0.9 时所需的无功电量和实际的无功电量相比较 （1）变压器的月均空载有功损耗为： W0=P024 小时/天 30 元/月=1.52430=1080kwh/月 （2）甲电源月均有功用电 345

6、0kwh，去掉变压器月均空载有功损耗，则电机及变压器负载的有功用电量为 2370kwh，在 COS=0.9 时，所耗的无功电量 Q 甲=W 甲 tg= W 甲 tgcos-10.90=23700.484=1148kvarh 实际消耗无功电 6750kvarh，多出了 5602kvarh （3）乙电源月均有功用电 4200kwh，去掉变压器月均空载有功损耗，则电机及变压器负载的有功用电量为 3120kwh，在 COS=0.9 时，所耗的无功电量 Q 乙=w 乙 tg=w 乙 tgcos-10.9=31200.484=1510kvarh 实际消耗无功电 7765kvarh，多出了 6255 kva

7、rh 甲乙两电源除开车所耗的无功电能外还存在有变压器空载无功电能的消耗。 3、高供高量设备在计量时将变压器一次侧的有、无功电能全部计入，集中分组自动无功补偿装置在变压器空载时功率因素自动控制器无电流信号输入，不能控制电容投切，变压器的空载无功没有得到有效补偿，导致电业收费时的均权月平均功率因素低下，远低于考核值 0.85，导致电费罚款。 功率因素控制器接线图 K1 电流信号输入端 L2L3 电压信号输入端 M1M2 常闭触头 A 输出继电器公共端 1-12 输出 常开触点 五、变压器空载无功损耗和月均无功电能的计算 1、变压器的空载电流 变压器是按电磁感应原理工作的，当一次侧接上电源后，变压器

8、一次绕组就有电流，用于励磁，在铁芯中建立交变磁通，即用于电磁能量的转换，此电流即为变压器的空载电流，因电流很小，空载有空损耗 P0也很小与无功损耗相比可忽略不计，故变压器的空载视在功率 S0 与空载无功功率相接近，即 S0Q0 （S0=02+Q02POQO) 变压器的空载电流和额定电流比值的百分数，I 空/I 额=I0%称为空载无功电流 2、变压器空载无功损耗的计算 Q0=S0=I0S0 即变压器的空载无功电流 I0 和容量的乘积 3、630KVA 变压器的空载无功损耗 Q0=I0Se=1.22/100630=7.686kvar (I0 由样本查得) 4、630KVA 月均无功电能消耗 W Q

9、0= Q024 小时/天30 元/月=7.6862430=5534kvarh/月 5、甲乙两电源电机负载的月均无功电能消耗 甲电源 WQP=6750-5534=1216kvar/月 乙电源 WQ2=7765-5534=2231kvarh/月 六、补偿装置的改进 1、低压集中分组自动无功补偿装置的改进线路 （1）在原 1、2 号总柜的断路器下桩头加接虚线框内熔丝、接触器、电容器、避雷器等组合 （2）熔丝和接触器必须是控制电容器的专用器件 （3）因电容器需在变压器投用后即投入运行，其处于长期工作状态，为延长其使用寿命，将 500V 额定电压的电容器用在 400V 线路上工作，其容量为减小，为保证其

10、对变压器的空载无功补偿效果，须将原计算值放大。高电压等级电容器用于低电压等级时实际容量的计算： Q 实际容量=Q 标称容量（U 工作电压 U 标称电压）2 12kvar500v 的电容器在 400 工作电压上的电容量 Q 实际=12（400500）2=7.68kvar 与计算值相同 2、装置改进后的效果 月均有功用电（KWh）月均无功用电（KVarh）均权月平均功率因素COS 罚款（元） 甲电源 3600 6000.99 -19.47 乙电源 4200 4000 .98 -13.70 七、结论： 通过对低压集中分组自动无功补偿装置功率因素不达标，电费罚款案例剖析，可知自动无功补偿装置的 COS

11、 控制器在无电流信号输入时，无法实现自动投切电容的功能，导致变压器的空载无功没有得到有效补偿。 变压器容量越大，负载率越低，少开车的泵站中，变压器的空载无功消耗的无功电能所占的比例越大，其均权月平均功率因素越低。 改善变压器空载无功损耗的对策是按变压器容量和样本提供的空载电流 I0，求得无功功率的补偿量 Q0=I0Se 将此无功补偿量通过电容回路专用的熔断器，接触器、避雷器组成的回路支接在低压总柜总开关下桩头并确保变压器一通电，低压总开关合闸时装置即投用就会对变压器空载无功进行有效补偿，其效果十分明显，此法简单可靠有效，对变压器容量大，负载率低开车少的低压集中分组自动无功补偿装置功率因素达不到设计预期的泵站普遍适用。 参考文献 1、 工厂供电 机械工业出版社 2、 工业企业无功负荷的合理补偿 中国工业出版社 3、 10KV 以下变配电所设计规范 GB500531994 4、 供电系统设计规范 GB50052-2009