【例5-1】 如图5-7所示,某10kV配电变压器低压侧集中补偿的接线图,各出线的参数和设备容量见表5-9,今欲将功率因数提高到0.97～0.98,试计算确定无功补偿容量、分组方式,并分析补偿后的节电情况。

己知560kVA配电变压器的短路损耗PK=9.4kW,短路电压百分值UK(%)=4.49,短路无功损耗QK=25kvar。该用户每天满荷运行16h,轻载运行8h,一年按350天计算。

补偿装置投资为60元/kvar,按每年20%比例回收。

表5-9　出线参数及设备容量

解:(1)求补偿电容器的容量QC

cosφ1=0.84,tanφ1=0.645

cosφ2=0.97,tanφ2=0.246

cosφ3=0.98,tanφ3=0.203

轻载时　cosφ4=0.8,tanφ4=0.75

根据补偿要求可知,补偿电容的容量QC范围为

Pav(tanφ1-tanφ2)≤QC≤Pav(tanφ1-tanφ3)

所以有　475×(0.645-0.246)≤QC≤475×(0.645-0.203)

即

188(kvar)≤QC≤210(kvar)

(2)电容器分组与配置。因为负荷是经常变化的,所以需要根据实际的负荷投入情况进行电容器的手动或自动投切,因此应将补偿电容器按负荷的变化情况进行分组配置。配置的方法是首先将轻载负荷下所需的补偿容量Qg固定下来,其余补偿容量作为可调整部分进行配置。

1)轻载时的固定补偿容量Qg为

Qg≤Pmin(tanφ4-tanφ3)=150×(0.75-0.203)=82(kvar)

2)可调电容器的容量Qt计算如下。

因为

因为补偿的最大容量为210kvar,固定部分为82kvar,所以固定部分可取3×2×14=84(kvar),可调部分可取3×2×14=84(kvar)和3×14(kvar),这样可根据负荷变化需要,投入不同的组数,保证功率因数在0.98左右。

(3)补偿后节电效益分析。

1)补偿后功率节省值为

变压器满载时有功损耗节省值为(www.daowen.com)

变压器满载时无功损耗节省值为

变压器在轻载时有功损耗节省值为

变压器在轻载时无功损耗节省值为

2)补偿后电容器的有功功率损耗计算如下。

补偿电容器全投入时

ΔPS1=QCtanδ≈0.004QC=210×103×0.004=0.84(kW)

轻载固定补偿时

ΔPS2=Qgtanδ≈0.004Qg=84×103×0.004=0.336(kW)

3)增设电容器后的节电效果如下。

节省有功电量为

ΔWP=350×16×(2.534-0.84)+350×8×(0.352-0.336)=9576(kW·h)

节省无功电量为

ΔWQ=350×16×6.68+350×8×0.94=36691(kvar·h)

节省综合电量为

若电价按0.3元/kW·h计算,则每年可节约电费为

13692×0.3=4107.6(元)

每年投入无功补偿装置折旧费为

60×210×0.2=2520(元)

因此每年节省的费用为

4107.6-2520=1587.6(元)