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无功补偿和变压器的容量选择.pdf

无功补偿和变压器的容量选择

sunzeliang
2012-01-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《无功补偿和变压器的容量选择pdf》,可适用于工程科技领域

第卷第期年月电力电容器PowerCapacitorVolNoJun无功补偿和变压器的容量选择王正风赵大勤白(安徽省电力调度通信中心合肥涧许长林巢湖市居巢区机电排灌总站安徽巢湖滁州供电公司安徽滁州)摘要:合理的无功就地补偿和选择变压器容量可以降低损耗提高系统运行的经济性是电力需求侧管理的重要内容。文章将两者有效结合推导出最经济运行的公式通过简单迭代来确定无功就地补偿容量和变压器容量的选择。算例证明了其效果。关键词:无功补偿变压器容量最佳负载率中图分类号:TM文献标识码:B文章编号:()SelectionofReactiveCompensationandTransformerCapacityWANGZhengfeng'ZHAODaginBAIJianXUChangline(AnhuiElectricalPowerDispatchingCommunicationCenter,HefeiChaohuIrrigationandDrainageTerminalStation,ChaohuChuzhouElectricalPowerCompanyChuzhou,China)Abstract:RationalplanningoflocalreactivecompensationandtransformercapacityisveryimportantfordemandsidemanagementtoreducepowerlossesandimprovetheeconomicalpowersystemoperationThebesteconomicalformulasarededucedbasedonthecombinationofbothThecapacitydeterminationoflocalreactivecompensationandtherationaltransformercapacitycanbegotthroughsimpleiterationExamplesarepresentedtoshowtheeffectivenessKeywords:ReactivecompensationTransformercapacityOptimalloadcoefficient前言电力市场的开放使电力需求侧管理越来越受到关注。电力需求侧管理指的是电力公司采取有效的激励和诱导措施以及适宜的运作方式与用户共同协力提高终端用电效率改变用电方式为减少电量消耗和电力需求所进行的管理活动。其主要目标是节约电力减少装机提高环境质量节约电量、减少消耗提高电力公司的经济效益和市场竞争力。鼓励用户进行无功补偿和合理选择变压器的容量是需求侧管理的重要内容。大用户的无功补偿可有效的降低有功网损同时也可降低对变压器的容量要求合理选择变压器容量可提高用电效率。本文对用户侧变压器最佳容量选择和最佳无功补偿进行了研究。*收稿日期:最佳变压器容It的选择变压器损耗在系统损耗中占具重要的部分特别是在配电网中变压器损耗约占整个线损的以上如何降低变压器损耗是电力公司必须面临的问题也是需求侧管理的重要内容。合理选择变压器容量可有效降低损耗、提高系统运行经济性。文献【〕指出变压器有一个最佳的负载系数口。即认为在二PoPK时变压器的效率最高此时变压器的铜损等于铁损。是最小损失率△P时的负载系数一般称为有功经济负载系数。按此o来选择变压器容量认为变压器的损耗将达到最小此时运行最经济。但在实际运行中选择变压器容量并不能按A来选择特别是现在新型变压器系列的应用其空载损耗很低如果按来选择变压器容量将极易造成“大马··第卷第期年月电力电容器PowerCapacitorVolNoJun以刀拉小车”的局面造成变压器的不经济运行。这是因为:其一没有考虑负荷的实际运行时间其二没有考虑到无功经济当量其三没有考虑到变压器的资金回收。文献【〕一【均没有考虑上述三个因素。而本文考虑了上述全部因素可利用本文推导出的公式一次性合理地选择变压器容量。无功经济当量洲:的求取文献〔〕指出考虑负荷的实际运行情况下最佳负载率尸的求取:Ors,cosv二那耐‘娜巩十户e权TQo十八kr)K,认()式中的Fs为变压器的价格K,表示由价格折算为功率的系数(当电度电价取kW·h此时K:为),气为折算的现值系数由下式表示:k,=卜一(soi)iTPoP一二了二一石尸'VTmnlK()式中'PK一变压器的空载损耗和短路损耗:~一最大负荷损耗小时数T一全年使用小时数。上式表明al的值和最大负荷损耗小时数密切相关且随着年最大负荷损耗小时数的增大而减小。这即意味着最大负荷损耗小时数较高时应该选择容量较大的变压器。当计及无功经济当量时变压器无功损耗可用下式表达:OQ=Q矿QK’()式中葱一年利率a一变压器的使用年限。在此取年利率为变压器的使用年限为年求得的气为同理对上式进行求极值得到的最佳负载率为:二二二P扮二QK()AQ二QuQKRScostpPO矿PK()式中Qo=oxS,Q。二认xS,无功经济当量k一般取其意义是由于无功功率的流动引起有功损耗。考虑到无功功率损耗后的经济效率时表达为:少mastcosv’尽二气COW瑞十扩八T二十从I场芦U价二)对上式求极值可得到考虑无功损耗的负载率of:为:TPokTQO月‘==二一D份云竺不()尸一习:尸:kTQK投资回收的最佳经济负载率p的求取按上式得到的最佳负载率比较完整但仍没考虑到变压器的投资折现问题。毫无疑间用户在选择变压器时将以年运行支出费用最小为目标即在变压器的使用年限内综合投资应最小。为了公式的统一将每年的投资折现值等值为有功功率损耗的费用这样统一式可由下式表达:按上式求出的最佳负载率R才是最经济的运行方式。用户的无功补偿对用户进行无功补偿可降低损耗并可减少对变压器容量的需求同时也是需求侧管理的重要内容’。用户一般均是开式网接线对于无功优化和无功补偿开发的各种算法及软件对这种开式网价值作用不大。文献【〕指出了对于开式网在各点确定就地补偿的最佳补偿容量但它未计及变压器的损耗本文计及变压器的损耗推导出新的公式。三种常见的开式网可见图所示。口电源负荷n减rLr}(a)放射式(b)干线式(c)链式图三种开式网对用户无功补偿以年运行支出费用最小为目标它计及系统补偿后的损耗费用和添加补偿设备的费用可用下式表达:F=f,二二△Pi(ay)KcQcm()式中f,一电度电价二一年最大负荷损耗小时数a,y一无功补偿设备年度折旧维护率和投资回收率Kc一单位无功补偿设备的价格··第卷第期年月电力电容器PowerCapacitorVolJunNo口。:一无功补偿总容量。放射式开式网对于放射式网络在计及变压器有功损耗基网络年支出费用与无功补偿的关系可表达式网线路段数为m综合可得开式网各处无功负荷最佳补偿容量Qc,的计算通式为:口a“UPkRESfPi(QLI一Qc)Z。PLE(Q:一QL,)r刁丁叫!一一一二万一一一一AlIkn一一一一一!u,aJ寿POT(aY)KcQcx()由于研究的是无功功率对网损的影响因此有功功率对网损的影响可忽略再对QC:求偏导数并令其等于零得出在i二节点设置的最佳补偿容量为:Qc,OP=R,Qc义研PkQ:一叨S,U,zPkR,SQ()其中Yeq(aY)Kcf,Tma在其余节点的补偿QCft,op均与上式相同。干线式和链式开式网对于干线式和链式在第‘二点设置无功补偿其Qc,QP同放射式开式网若在i二,设置无功补偿见图(b)、图(C)所示此时年计算支出费用可用下式表达:()变压器容f选择同无功补偿的结合目前很少有文献将最佳变压器的容量选择和最佳无功补偿容量的确定相结合本文通过一个简单的迭代过程率先将两者结合起来。整个计算步骤如下:(a)首先根据变压器容量选择公式()选择出变压器的容量(b)根据式(),()式计算出各点所需的补偿容量计算总补偿容量(C)计算出补偿后的功率因数在根据下式选择的变压器容量二S,COSV()。r(QciC。一QLl一QLZ)r二几T,m!一一一一一一一一一一一一一一V,(Q。一QL)n。PLl(QL:一QC一Q,)杆一一士丁尸一一n十rL一UZ”S`e养PoT(aY)KcQcz()同理可求得QQ,op的表达式为(为了简化起见节点电压可认为与节点电压近似相等):QL=RI(QLQc})SLRXQLZSLpk(QIQcj)"Y,Uis}(‘)诚一UpkR君式中R:为干线式或链式接线开式网线路电阻之和此处R:二R,R,推广到网络节点数为i干线式或链线式开式中:P一变压器负载侧输出功率(kW)(d)如()计算的结果和()选择的变压器容量相同结束否则按()的计算结果返回()直至相同为止。算例某三班制企业有个车间经一台变压器受电年最大负荷损耗小时数为h各电动机的功率因数为各节点的有功功率为几二OMW,几二MW,P=MW,几二MW,P。二MW。电容器的价格为元kvar投资率和折旧率均为,S系列变压器的参数和经济指标如表所示年最大负荷损耗小时数为h有功电价为元度无功经济当量为试对其进行最佳无功补偿和最佳变压器容量选择求出需求侧管理的效益。裹S系列变压器参数…指标空载损耗、、(kW)短路损耗(kW)空载电流()短路阻杭()价格(万元)一一一一一一一·第卷第期年月电力电容器PowerCapacitorVolNoJ面(犯根据的计算步骤选择kVA的变压器最佳补偿容量分别为Q。二Mvar,Qc二Mvar,eQ=Mvar,口。二Mvar,Q。二Mvar,Qc#=Mvar。表为几种方案的比较。说明:表中的第一种情况是本文按选择变压器计算的结果。由表可见:表几种方案支出费用比较方案变压器损耗费用(元)线路有功损耗费用(元)无功补偿设备和变压器折旧维护费用(元)年运行费用(元)未补偿前选择kVA按本文补偿后选择kVA全补偿选择kVA()采用无功补偿后变压器的损耗显著下降同时节省了变压器容量可选择较小容量的变压器。()将无功补偿和最佳变压器容量的选择合理的结合起来大大降低了年运行费用运行最经济。‘结语本文推导的最佳负载率具有实际指导意义同时将变压器合理选择同无功补偿结合起来得出最经济的运行方式不仅具有理论意义而且具有重要的实际价值。电力公司应通过对用户进行宣传制定合适的激励措施使用户进行无功补偿并按最佳补偿容量进行补偿可节约费用提高效率。参考文献:【胡景生等著变压器经济运行【M北京:中国电力出版社〕翁双安配电变压器容量选择的节能性与经济性〔J低压电器,()一冯芳碧王正勇变压器容量选择和最佳负荷范围探讨【J重庆建筑大学学报,():一杨成德变压器投资效益的分析和探讨【J变压器,()一PNedwick,AFMistr,EBCrogsdaleReactiveManagement:AKeytoSurvivalintheIEEETransactionsonPowerSystems,VolNoMayl曾鸣著电力需求侧管理【M北京:中国电力出版社王正风等企业无功功率的最佳补偿容量J电力电容器,(),王正风变压器的容量选择与经济运行【Jl变压器,()一作者简介:王正风(一)男安徽巢湖人博士研究方向为电力系统稳定与电力市场。Email:wzhengfcom一Yx=G投寻高!Ax刊履务了均告!··

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