配電網無功功率消耗分析 及 抑制

王俊立 李建馨 孫秀華 李長敏

（大港油田公司第六采油廠 天津 300280）

變壓器的空載損耗以及在傳輸功率過程中的損耗相當大，尤其是無功功率消耗較電能損耗大得多。近十幾年來，變壓器技術發展迅速，由仿蘇的熱軋硅鋼片變壓器（SJ、SJ1等），到冷軋硅鋼片變壓器（S1、SL1等），再到現在通用的低損耗節能變壓器（S7、S9、S11等），一直到目前最先進的非晶態變壓器。隨著每一次新工藝的應用、技術的進步，都使變壓器的能耗標準降低，其中下降最多的為空載損耗（見圖4-1），這就意味著無功功率消耗降低很多。

非晶態變壓器是以后的發展方向，非晶態合金鐵心的變壓器與同電壓等級、同容量硅鋼合金鐵心變壓器相比，空載損耗要降低75%～80%。空載電流可下降80%左右。

關于變壓器的負載率及經濟運行節電，胡景生教授有專著，這里不再贅述。

圖4-1 100KVA變壓器空載損耗對比（單位：W）

對于三相異步電動機本身技術來講，近幾年技術沒有太大的突破，僅是由JO系列到目前的Y系列電機。因為三相異步電動機本身就是效率很高的用電設備。由圖3-4三相異步電動機的工作特性知道，降低其無功功率消耗及控制其吸收大量無功功率主要是從選擇恰當的負載率來考慮。為此，近來針對油田電力拖動的特點，尤其是根據機采系統的特殊要求（重載啟動，輕載運行，負載變動大）使用了超高轉差節能電機、永磁同步電機等節能電機做拖動設備并輔以抽油機參數調整、應用雙驢、下偏杠鈴復合平衡抽油機來避免電機“大馬拉小車”，提高其負載率。特別是永磁同步電機的應用是油田配電系統的一大突破，由電機學知識知道，三相同步電動機機械特性比三相異步電動機特性硬，其轉速不隨轉矩改變，另外由于使用了鐵銣硼稀土材料做轉子電樞，不需無功勵磁電流，所以無功功率消耗下降很多，而且其在20%—120%負載范圍內均可保持較高的功率因數。

表4-1為永磁同步電機與Y系列、超高轉差電機的節能數據對比。

另外，針對采油六廠稠油開發，為降低油井沖次，使用了永磁同步電動機配變頻調速控制柜替代原有的電磁離合器調速電機，收到了很好的節能效果。

3、就地補償無功提高配電系統的功率因數控制無功功率的流動

利用電容器的容性負載性質（電流超前電壓），就地補償感性負載無功，可避免從上一級系統吸取大量無功功率，相應提高了功率因數，減少了無功功率消耗。

（1）：補償原理

圖4-2 電容補償原理

圖中：RΣ——包括變壓器B1以及線路L在內的總電阻

QK——無功補償容量

所以，當 QK越接近 Q2，ΔP′越小

（2）、補償容量的計算公式

QK=P（tgφ1-tgφ）=Q1-Q2（4—3）

表4-1

tgφ1——補前的正切值

tgφ——補后的正切值

A、集中補償（線路結點，聯合站配電室及變壓器側）

圖4-3所示QK1及QK2為集中補償

B、就地補償（用戶側）

圖4-3所示QK3為就地補償

表4-2 為采油六廠2006年安裝高壓電容補償的效果對比

目前采油六廠6KV線路集中補償容量為3750千乏低壓集中補償為1850千乏，就地補償為820千乏。

4、提高配電系統的運行電壓水平降低無功功率消耗

由式3-10可知，增大U，可降低各種電氣元件的無功功率消耗及 （電能損耗），據計算電壓提高5%，可降低9%。提高運行電壓水平可通過改變變壓器的分接頭及縮小供電半徑減小電壓降落來解決。

但是，在提高運行電壓水平時，運行電壓不得高于額定值的10%，否則由于磁飽和的影響，無功反而增加，造成電能損耗加大。在配電系統運行中，電壓升高主要是由于局部過補償引起的。

七、結束語

降低無功消耗及控制無功流動既需要技術措施又需要管理措施，需要電力系統內統籌兼顧，才能切實見到效果。