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。本文将二者有效结合，推导了最经济运行的公式，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 磁性表座变压器容量 最佳负载率无功补偿和变压器的容量选择
Planning of Reactive Compensation and Transformer Capacity
Abstract: Rational planning of local reactive compensation and transformer capacity is very important for demand side management to reduce power losses and improve the economical power system operation. The best economical formulas are deduced through connection of the both. The capacity determination of local reactive compensation and the rational transformer capacity can be got through simple iteration. Examples are presented to show the effectiveness.
Keywords: reactive compensation transformer capacity optimal load coefficient
1 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。
2 最佳变压器容量的选择
变压器损耗在系统损耗中占有重要一部分，特别是在配电网中，变压器损耗约占整个线损的50%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[1]指出，变压器有一个最佳的负载系数，即认为在时，变压器的效率最高，此时变压器的铜损等于铁损。是最小损失率时的负载系数，一般称为有功经济负载系数。按此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[2-3]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。
2.1 考虑到无功经济当量时的求取
文献[2]指出，考虑了负荷的实际运行情况下最佳负载率的求取
（1）
式中分别为变压器的空载损耗和短路损耗，为最大负荷损耗小时数，T为全年使用小时数。上式表明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：
（2）
（3）
式中，，
无功经济当量k一般取0.1，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：
（4）
对上式求极值，可得到考虑到无功损耗的负载率为：
（5）
2.2 考虑到投资回收的最佳经济负载率的求取
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。毫无疑问，用户在选择变压器时将以年运行支出费用最小为目标进行选择时，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：
（渗透印章6）
式中的为变压器的价格，表示由价格折算为功率的系数（当电度电价取0.5元/，此时为2），为折算的现值系数，可由下式表示：
（7）
式中，为年利率，为变压器的使用年限。
在此取年利率为5%，变压器的使用年限为20年，求得的车门限位器为0.125
同理，对上式进行求极值，得到的最佳负载率为：
（8）
按上式求出的最佳负载率才是最经济的运行方式。
3. 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于这种开式网价值作用不大。文献[7]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了新的公式。三种常见的开式网可见图2所示。
图1 三种开式网(a)放射式；(b)干线式；(c)链式
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：
(9)
式中，为电度电价，为年最大负荷损耗小时数，分别表示为无功补偿设备年度折旧维护率和投资回收率，为单位无功补偿设备的格，为无功补偿总容量。
3.1放射式开式网
对于放射式网络，在计及变压器有功损耗基础上网络年支出费用与无功补偿的关系可表达为：
（10）
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，再对的求偏导数，并令其等于零，得出在i节点设置的最佳补偿容量为：
（11）
其中：
在其余节点的补偿均于上式相同。
3.2干线式和链式开式网
对于干线式和链式，在第i=1点设置无功补偿，其同放射式开式网；若在i=1,2 设置无功补偿，见图2(b),(c)所示，此时年计算支出费用可用下式表达：
（12）
同理，可求得的表达式为（为了简化起见，节点2电压可认为与节点1电压近似相等）：
(13)
式中为干线式或链式接线开式网线路电阻之和，此处
推广到网络节点数为i, 干线式或链线式开式网线路段数为m, 综合可得开式网各处无功负荷最佳补偿容量的计算通式为：
（14）
4 变压器容量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：
1） 首先根据变压器容量选择公式（8）选择出变压器的容量；
2） 工程仿真根据式（11）、（14）式计算出各点所需的补偿容量，并计算总补偿容量；
3） 单向离合器轴承计算出补偿后的功率因数，在根据下式选择的变压器容量；
（15）
式中：P2——变压器负载侧输出功率（电热画）
4） 如（3）计算的结果和（1）选择的变压器容量相同，结束；否则，按（3）的计算结果返回（1），直至相同为止。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议