节能交流电力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种节能交流电力系统，所述系统包括变压器、输电线，所述输电线与变压器连接；所述输电线同时作为无功补偿设备。所述输电线为110kV载流截面为630mm2的交联聚乙烯电缆；所述变压器为50MVA、110kV/10kV变压器。本发明专利技术提出的节能交流电力系统，挖掘输电线中电缆潜在自发功率，通过新的设计提出变电所补偿装置方式新方案，减少变电所无功补偿装置设备，达到系统节能增效的目的，大大节省变电所投资及运行费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交流电无功补偿
，涉及一种交流电力系统，尤其涉及一种节能交流电力系统。
技术介绍
交流电力系统，即电流电压随着时间变化按正弦规律作周期变化的电力系统，是当今有效利用能源、方便传输能源、灵活使用能源的有力工具。与直流电力系统相比，交流电力系统中除有功电源和有功负荷(电阻元件)外，还伴有感性元件和容性元件。当交流电力系统处于运行状态，电流通过感性和容性元件时，其感性容量和容性容量与有功电源和有功负荷一样也处在某一平衡状态。按有功电源和有功负荷的存在形式，通常习惯把感性容量视作无功负荷，把容性容量视作无功电源。这样，交流电流系统中，就可看成为有功电源负荷和无功电源负荷两个并存且不可分割的电力系统。在运行、设计、监测管理中，借助功率因数(cos6)把有功系统和无功系统有机地联系起来，形成同一个整体。如果交流电力系统的运行目的是传输和消费能源，那么无功系统运行就是为此而不可缺少的技术手段。它的存在保持了交流电力系统的电压水平，保证了交流电力系统的稳定运行和用户的供电质量。合理设计安排无功装置能使电网的输电电能损失最少，达到安全运行且节省投资和年运行费。在以往设计中为达到规定的功率因数值，一般按规程及设计导则，在变电所低压侧需配套装置主变容量的10-30%无功补偿设备。如按IlOkV两台50MVA主变的规模为例，仅补偿变压器无功损耗，就需配置两组 SMvar电容器容量装置。其实运行中的输电线路，既是无功负荷也是无功电源，由于以往通常采用的是架空线路(架空线是裸导线，在空中架设，靠空气绝缘。而电缆本身相互绝缘，可在地下敷设，不占用走廊。)，其电抗大，输送电流大，所以运行基本是消耗无功。而电缆本身电抗小，电容大，载流能力低，其充电功率大，是个很大的无功电源。现有技术中的交流电力系统变电站设计，在补偿功率设计中常常忽视长电缆的补偿作用，造成补偿无功过多，电压偏高。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种交流电力系统，可减少变电所无功补偿装置设备，达到系统节能增效的目的，大大节省变电所投资及运行费用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种节能交流电力系统，所述交流电力系统至少包括变压器、输电线，所述输电线与所述变压器电连接；所述输电线同时作为所述交流电力系统的无功补偿设备。较佳地，所述输电线为IIOkV的交联聚乙烯电缆。较佳地，所述输电线为载流截面为630mm2的交联聚乙烯电缆。较佳地，所述变压器为50MVA、IlOkV/IOkV变压器。本专利技术的有益效果是本专利技术提出的节能交流电力系统，挖掘输电线中电缆潜在自发功率，通过设计提出变电所补偿装置的新技术方案，减少变电所无功补偿装置设备，达到系统节能增效的目的，大大节省变电所投资及运行费用。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1为本专利技术的节能交流电力系统一具体实施例的组成示意图。图2为本专利技术的节能交流电力系统的补偿原理图。具体实施例方式实施例1 请参阅图1，本专利技术的节能交流电力系统一具体实施例中，所述节能交流电力系统至少包括变压器、输电线，所述输电线与所述变压器连接；所述输电线同时作为节能交流电力系统的无功补偿设备。本实施例中，通过对一个带有8km，IlOkV,载流截面为630mm2交联聚乙烯电缆，送一台50MVA 110kV/10kV变压器的变电所调压无功补偿设计(计算部分见本实施例的后半部分)做举例说明。其变电所充分利用电缆的充电功率，在变压器满载时基本达到无功就地平衡，可不必再装并联电容器补偿装置，节省了一大笔投资费用，估算约1 万元。如变压器运行初期暂时达不到满容量负荷，可适当装设小容量电抗器进行调节。以下具体说明上述实施例中，1 IOkV变电站工程的进线电缆8km调压无功计算。1. IlOkV，1X630进线电缆充电电流 I = 4. 52A/km (查厂家样本)三相充电功率S = V 3X4. 52X8X115 = 7. 2Mvar 每公里充电功率S，= S/8 = 7. 2/8 = 0. 9Mvar/km 2.计算引起末端电压升高设计手册1的P478、80，」U(%) = QX 100%/ = 7. 2Λ25(暂定)X IlOX V 3) = 7. 2/4758 = 0. 1513% < 10% 电力系统电压和无功电力技术导则SD325-1989的P1340 35kV以上用户电压允许偏差值< +10%，设计手册1的P232 110 kV 系统氺 126 kV。3.无功平衡补偿容量」Qc = ^ Qb - ^ Ql 线路充电功率」Ql = 7. 2Mvar (i)变压器无功损耗^QB=^Qk+^Qab(Sj/Se)2 (a)空载时4A Qb= AQk= I%Se/100=0. 3X50/100 = 0. 15 Mvar (b)满载时^ Qb = I%Se/100 + Uk%Se100/ (Sj/Se)2 Qj/Qs = 1 满载^ Qb = 0. 15 + 0. 14X50X1 = 0. 15 + 7 = 7. 15 Mvar 占变压器7. 15/50 = 14. 3% 注以往设计一般按此比例配置无功装置。(ii)空载时无功平衡^ Qc = ^ Qb - ^ Ql = 0. 15 - 7. 2 = - 7. 05 Mvar (iii)满载时无功平衡^ Qc = 0. 15 + 7 - 7. 2 = - 0. 05 Mvar 根据上述计算，本专利技术的节能交流电力系统注意以下几点①避免空载运行方式；②主变满载运行时，电缆充电功率基本满足变压无功损耗。无功补偿可大大减少。③如主变不满载，还需适当加装电感电抗器，以平衡多余的无功。④由于110 kV空线路电压水平<+ 5%，所以补偿电感电抗器可装在主变低压侧。本实施例的补偿原理图如图2所示。变压器为感性负荷，运行中消耗大量无功，以往靠装置电容器送出容性电流来抵消感性电流，达到改善功率因数，降低网络损耗的技术目的。在大量使用电缆的今天，挖掘电缆的充电功率(相当电容器送出容性电流)来改善功率因数，达到少装或不装额外的电容器装置，使变电所总体投资费用降低，又节能增效。上面的计算例子也说明，利用八公里IlOkv电缆的充电功率基本能补偿50MVA变压器满截时无功消耗。总之，充分挖掘输电线的自身潜在自发功率，通过有效的计算，合理安排变电所的补偿方式，能得到电网的节能增效双赢效果。综上所述，本专利技术提出的节能交流电力系统，挖掘输电线中电缆潜在自发功率，通过计算提出变电所补偿装置方式新理念，减少变电所无功补偿装置设备，达到系统节能增效的目的，大大节省变电所投资及运行费用。以上详细描述了本专利技术的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本专利技术的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本专利技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种节能交流电力系统，所述交流电力系统至少包括变压器、输电线，所述输电线与所述变压器电连接；其特征在于，所述输电线同时作为所述交流电力系统的无功补偿设备。

【技术特征摘要】
1.一种节能交流电力系统，所述交流电力系统至少包括变压器、输电线，所述输电线与所述变压器电连接；其特征在于，所述输电线同时作为所述交流电力系统的无功补偿设备。2.如权利要求1所述的节能交流电力系统，其特征在于所述输电线为IlOkV...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙菊芳，
申请(专利权)人：上海艾能电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：31