原创 配电网络无功补偿节能效益的计算

l  降低变压器铜损的计算

在变压器二次侧投装电容器，使流过变压器绕组的电流减少，相应在绕组电阻上的有功损耗也减少。在配电网络里，总的变压器少损功率等于各台变压器少损功率之和。单台变压器少损有功功率按下式求得：

式中   △PT——变压器少损有功功率

        QC——补偿电容器容量

        KQ——无功经济当量

        Q——变压器无功负荷

        UT——变压器额定电压

        RT——变压器绕组电阻

也可用降低系数法计算：

式中   β——变压器负载率

        cos?1——补偿前负荷功率因数

        cos?2——补偿后负荷功率因数

        △PK——变压器额定铜损

2  增加变压器输出功率的计算

变压器二次侧投装电容器后，使变压器的无功负荷减少，从而使变压器的负载降低，变压器的富裕容量增加；如果变压器已满载运行，那么通过补偿后，原来满载的变压器又有了富裕容量。这说明变压器增加了带负载能力，即增加了变压器的输出功率。要计算变压器增加的输出功率，首先要确定新增负荷的功率因数，否则没有实际意义，这是因为增加输出功率的值是受新增负荷功率因数的制约。这里有四种情况，我们通过矢量分析得出四种关系式（矢量分析略）。设cos?1为新增负荷的功率因数；cos?2为补偿后的负荷功率因数。当cos?1＜cos?2时

式中  S0——可增加负荷的视在功率

S1——补偿前的视在功率

S2——补偿后的视在功率

当cos?0= cos?2时，?0=?2，由相量运算法则有

以上四种情况在实际计算中可按四种关系式求得S0，事实上无论新增负荷功率因数为何值都可以代入（3）式进行计算。

3  降低线路有功损耗的计算

    对线路少损有功功率的计算，应接线路节点间电阻及所通过的无功负荷分段求出少损有功功率后，再将各段的值相加，其和为网络少损有功功率。

式中   △PRD——RD段的线路少损有功功率

RD——网络中结点间的线路电阻

∑Q——流过R段的无功负荷的总和

∑QC——流过R段的无功经济当量

△PL——线路少损有功功率

    例：有一10kV配电网络如图所示，图中T为变压器，QC为补偿电容器功率，单位为  kvar；复数表示负荷功率，虚部为无功功率用Q表示，单位为kvar，序号与变压器相同；导线为LGJ—70mm2，单位电阻率为0．46km／Ω，试计算补偿后线路少损有功功率。

（1）       求线路各段电阻

R a b=0．46×1=0．46（Ω）

同理得R b c=0．23Ω，R c d=0．69Ω，R c e=0．46Ω，R e f=0．23Ω，

（2）各段线路少损有功功率由（8）式得

式中  △P e f ——为线路段的少损有功功率

同理得

（3）线路总少损有功功率由（7）式得

另一种补偿节能计算示例

例如：某配电的一台1000KVA/400V的变压器，当前变压器满负荷运行时的功率因数 cosφ =0.75， 

现在需要安装动补装置，要求将功率因数提高到0.95，那么补偿装置的容量值多大？在负荷不变的前提下安装动补装置后的增容量为多少？若电网传输及负载压降按5%计算，其每小时的节电量为多少？ 

补偿前补偿装置容量= [sin〔1/cos0.75〕－ sin〔1/cos0.95〕]×1000=350〔KVAR〕

安装动补装置前的视在电流= 1000/〔0.4×√3〕=1443〔A〕

安装动补装置前的有功电流= 1443×0.75=1082〔A〕

安装动补装置后视在电流降低=1443-1082/0.92=304 〔A〕

安装动补装置后的增容量= 304×√3×0.4=211〔KVA〕 

增容比= 211/1000×100%=21%

每小时的节电量  〔 304 ×400 ×5% ×√3 ×1 〕 /1000=11  (度)