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无功损耗在电网中的分布

日期:2010-3-27

 

电力系统由输配电线路、升降压变压器、配电变压器、用户电力负荷等各个功能环节所组成。
电能在电压的作用下,以电流的形式在电力系统的各个功能环节中流动,为用户提供期望的能量,同时也存在着不可忽视的能量损耗。特别是系统中无功功率负荷和无功功率网损,在电网中几乎无处不在,不但造成大量能源的浪费,同时也严重地影响了电能的质量。
电力系统的无功补偿与无功平衡,是保证电压质量的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿,不仅能保证电压质量,而且提高了电力系统运行的稳定性和安全性,充分发挥了经济效益。
无功损耗在电网中的分布如下:
1.     用户端的无功损耗
    用户端的用电设备,基本上以感性负荷为主,其无功损耗主要由励磁损耗和漏磁损耗所构成,其功率因数约为0.6~0.9之间。由此可推出,用户端负荷的功率因数角约在53°~26°之间,根据功率三角形,功率因数角的正切值tgφ≈1.33~0.49,也就是说,用户端的无功功率需求是有功功率需求的0.49~1.33倍。可见,用户端无功负荷之大,是不可忽视的。
2.    变压器的无功损耗
变压器的无功损耗同样由励磁损耗和漏磁损耗构成,根据运行状态,可分为空载和负载两种状态。
变压器空载无功损耗≈3%Sn;有(满)载运行时,变压器的无功损耗=变压器空载无功损耗(约3%Sn)+漏磁无功损耗增量(约3%Sn)+向用户端输出的无功功率。如果从电源到用户需要经过好几级变压,则变压器的无功损耗就是一个很大的数字。
3.    输配电线路的无功损耗
电力线路上的无功损耗,主要体现在串联电抗上的感性无功损耗和并联电纳上的容性充电损耗。线路电抗上的感性无功损耗与电流的平方成正比、与电压的平方成反比:
Q L =(P 2+Q 2)X L / U 2
可见,负荷功率(有功+无功)越大,线路上的无功损耗越大;线路电压越低,无功损耗越大。
一般35kV及以下线路的充电无功损耗很小,线路无功损耗主要表现为感性的。
所以,在35kV及以下电网上进行无功补偿,特别是在10kV电网上进行分组动态无功补偿,对降低线路损耗、稳定电网电压,将取得明显的效果。
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