無功補償對電網的補償效益

摘 要:論述了電網無功補償措施的優點。采用無功補償可以提高電網效率，改善電能質量，降低電能損耗，發掘供電設備能力。

關鍵詞:無功 電動機電容器損耗 效益

中圖分類號:TM714文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0090-01

無功補償可以提高功率因數，合理安裝無功補償裝置可以有效改善電能質量，即靠近線路末端裝設為理想位置，有效降低電能損耗，挖掘發電設備潛力，可使發電機多發有功功率。系統采取無功補償后，使無功負荷降低，發電機就可少發無功，多發有用功，充分達到銘牌出力。并減少用戶用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。采用無功補償可以提高功率因數，是一項投資少，收效快的節能措施。

1無功補償概述

電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝并聯電容器等無功補償設備以后，可以提供感性電抗所消耗的無功功率，減少了電網電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補償。無功補償可以提高功率因數，是一項投資少，收效快的降損節能措施。

電網中常用的無功補償方式包括:①在變電所母線集中安裝并聯電容器組;②在高低壓配電線路中分散安裝并聯電容器組;③在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯補償電容器;④在單臺電動機處安裝并聯電容器等。裝無功補償設備，不僅可使功率消耗減小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。

確定無功補償容量時，應注意以下兩點:①在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經濟的。②功率因數越高，每千乏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償。

2無功補償改善電能質量

電網中無功補償設備的合理配置，與電網的供電電壓質量關系十分密切。合理安裝補償設備可以改善電壓質量。

負荷(P+JQ)電壓損失ΔU簡化計算如下:

ΔU=(PR+QX)/U(1)

式中:U為線路額定電壓，kV;

P為輸送的有功功率，kW;

Q為輸送的無功功率，kvar;

R為線路電阻，Ω;

X為線路電抗，Ω。

安裝補償設備容量Qc后，線路電壓降為ΔU1，計算如下:

ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U(2)

很明顯，ΔU1＜ΔU，即安裝補償電容后電壓損失減小了。由式(1)、(2)可得出接入無功補償容量Qc后電壓升高計算如下:

ΔU-ΔU1=QcX/U (3)

由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，因此從(3)式可以看出，越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。

3 無功補償降低電能損耗

安裝無功補償主要是為了降損節能，如輸送的有功P為定值，加裝無功補償設備后功率因數由cosφ提高到cosφ1，因為P＝UIcosφ，負荷電流I與cosφ成反比，又由于P＝I2R，線路的有功損失與電流I的平方成正比。當cosφ升高，負荷電流I降低，即電流I降低，線路有功損耗就成倍降低。反之當負荷的功率因數從1降低到cosφ時，電網元件中功率損耗將增加的百分數為ΔPL%，計算如下:

ΔPL%＝(1/cos2φ-1)×100% (4)

功率因數降低與功率損耗增加的百分數之間的關系如表1。

功率因數提高對降低有功功率損耗的影響見表2。

4 無功補償挖掘發供電設備潛力

(1)在設備容量不變的條件下，由于提高了功率因數可以少送無功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP計算如下:

ΔP =P1-P =S (cosφ1-cosφ) (5)

(2)如需要的有功不變，則由于需要的無功減少，因此所需要的配變容量也相應地減少ΔS計算如下:

ΔS＝S-S1＝P (1/cosφ-1/cosφ1) (6)

可以減少供電設備容量占原容量的百分比為ΔS/S計算如下:

ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1)

(3)安裝無功補償設備，可使發電機多發有功功率。系統采取無功補償后，使無功負荷降低，發電機就可少發無功，多發有功，充分達到銘牌出力。

5 無功補償減少用戶電費支出

(1)可以避免因功率因數低于規定值而受罰。(2)可以減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。

綜上所述，采用無功補償可以提高功率因數，是一項投資少，收效快的節能措施。并聯補償電容器原理簡單、使用方便、運行經濟、投資省、可以分組投切保證電壓合格率和合理的功率因數。我國各地區配網和農網很多地方平均功率因數偏低，有降低線損的潛力。通過計算，采用補償電容器進行合理的補償一定能取得顯著的經濟效益。

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