用戶無功補(bǔ)償與電力系統(tǒng)節(jié)能問題探討

摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，各種家用電器陸續(xù)出現(xiàn)在人們的日常生活中，用電量的日益增長(zhǎng)和用電結(jié)構(gòu)的不斷變化，使得電力供需矛盾越來越突出，為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，提高經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約能源，必須從無功傳輸過程消耗有功的角度，推行無功補(bǔ)償。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償 電力系統(tǒng) 節(jié)能

在電力網(wǎng)中，有50%～60%的無功電力是用戶消耗的，如果由用戶自己進(jìn)行無功補(bǔ)償，就地平衡，就不需經(jīng)電力網(wǎng)長(zhǎng)途輸送，而減少了功率損耗。無功補(bǔ)償就是借助于無功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。用戶進(jìn)行無功補(bǔ)償是一項(xiàng)重要的節(jié)能措施。那么，怎樣進(jìn)行補(bǔ)償，才能收到最佳的效益，最大限度的節(jié)約能源呢？這就要求我們?cè)谘a(bǔ)償過程中必須遵守一定的原則、方法，做到科學(xué)合理的補(bǔ)償。

1 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

無功功率補(bǔ)償簡(jiǎn)稱無功補(bǔ)償，在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。隨著變配電網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，電網(wǎng)容量持續(xù)增加，用戶對(duì)電網(wǎng)無功電源的要求與日俱增。無功電源同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運(yùn)行所不可缺少的部分，解決好網(wǎng)絡(luò)無功補(bǔ)償問題，對(duì)電網(wǎng)降損節(jié)能有著重要的意義。無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕憩F(xiàn)在以下幾方面：

①減少電力損失，一般工廠動(dòng)力配線依據(jù)不同的線路及負(fù)載情況，其電力損耗約2%--3%左右，使用電容提高功率因數(shù)后，總電流降低，可降低供電端與用電端的電力損失。

②改善供電品質(zhì)，提高功率因數(shù)，減少負(fù)載總電流及電壓降。于變壓器二次側(cè)加裝電容可改善功率因數(shù)提高二次側(cè)電壓。

③延長(zhǎng)設(shè)備壽命。改善功率因數(shù)后線路總電流減少，使接近或已經(jīng)飽和的變壓器、開關(guān)等機(jī)器設(shè)備和線路容量負(fù)荷降低，因此可以降低溫升增加壽命（溫度每降低10°C，壽命可延長(zhǎng)1倍）。

④最終滿足電力系統(tǒng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)谋O(jiān)測(cè)要求，消除因?yàn)楣β室驍?shù)過低而產(chǎn)生的罰款。

2 無功補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高電能作功的能力，這就是無功補(bǔ)償?shù)牡览怼Ｄ壳埃瑹o功補(bǔ)償技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，采用的補(bǔ)償方式一般有三種：①集中補(bǔ)償。補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在變電站站內(nèi)母線上，可手動(dòng)或分組自動(dòng)補(bǔ)償。結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際情況，選擇按功率因數(shù)、電壓無功、電壓無功綜合控制或電壓無功綜合控制兼濾波等不同方式進(jìn)行補(bǔ)償。②動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。由可控硅控制投切電容器，這種控制方式反應(yīng)速度一般在20ms，投切時(shí)無充電電流和過電壓，但由于可控硅有自然導(dǎo)通電壓的特性，電容器投切是會(huì)產(chǎn)生諧波。③供電線路分組自動(dòng)無功補(bǔ)償。一般用于廠礦企業(yè)、配電變壓器低壓部分就地補(bǔ)償。在考慮無功補(bǔ)償方式選擇時(shí)，為了充分發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的潛力，盡量讓發(fā)電機(jī)少發(fā)無功，對(duì)于用戶所需的無功功率和電網(wǎng)中的無功損耗優(yōu)先考慮在變電端予以補(bǔ)償，以增加供電網(wǎng)絡(luò)中各組成部分的允許溫升和允許電壓降下的輸電能力，減少網(wǎng)絡(luò)中的電能損耗。

3 無功補(bǔ)償對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能的作用

在所有電力節(jié)能產(chǎn)品中，首先要談到的就是無功補(bǔ)償裝置，這也是唯一在供電政策以及電力法中提到的節(jié)能措施。全國(guó)供用電規(guī)則規(guī)定：在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)，用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)：高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.90以上；其他100KVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站功率因數(shù)為0.85以上；農(nóng)業(yè)用戶功率因數(shù)為0.80以上。凡功率因數(shù)達(dá)不到上述規(guī)定的用戶，供電部門會(huì)在其用戶使用電費(fèi)的基礎(chǔ)上按一定比例對(duì)其進(jìn)行罰款——利率電費(fèi)。要提高企業(yè)用電功率因數(shù)，必須進(jìn)行無功補(bǔ)償，并做到隨其負(fù)荷和電壓的變動(dòng)及時(shí)投入或切除，防止無功電力倒送。全國(guó)供用電規(guī)則規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡。

這是為什么呢，首先我們來了解一下無功能量的概念。大家都知道有功功率是能量的單位，但無功功率不是。為了清楚的表達(dá)無功功率與能量的關(guān)系，技術(shù)人員通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，找出了無功功率與有功功率之間的關(guān)系：在系統(tǒng)中每投入1kvar無功功率，在發(fā)電廠的直配電路中節(jié)約有功功率為0.03kw，在二級(jí)變壓供電時(shí)節(jié)約有功功率為0.06kw，在三級(jí)變壓供電時(shí)節(jié)約有功功率為0.09kw。以上數(shù)據(jù)可以看出，無功補(bǔ)償?shù)闹匾裕绕涫窃诠╇娔┒藖硌a(bǔ)償無功的社會(huì)效益，在線路末端看每投入1Kvar電容器，每天將為系統(tǒng)節(jié)約0.09×24=2.16KW的有功功率。

無功功率給系統(tǒng)帶來的能量損失主要表現(xiàn)在供電設(shè)施上，也就是說，表現(xiàn)在供電線路及變壓器的損耗上。經(jīng)驗(yàn)告訴我們系統(tǒng)的自然功率因數(shù)在0.7左右，這時(shí)候負(fù)載從系統(tǒng)吸收的有功功率與無功功率大小相等。通過合理有效的補(bǔ)償后，可以使系統(tǒng)電流下降30%，也就是說在線路及變壓器上的損耗可降為(1-30%)2R=0.49R。線路損耗可降低51%，這也充分體現(xiàn)了無功補(bǔ)償對(duì)于節(jié)能的確切關(guān)系。另一方面，由于有效的補(bǔ)償可使系統(tǒng)電流下降30%，那么合理的補(bǔ)償后，可提高發(fā)電廠，變配電設(shè)施30%的帶載能力。大家只要想象一下就能感受到增加或降低30%的變配電設(shè)施所產(chǎn)生的巨大社會(huì)效益。除這些外，無功補(bǔ)償裝置的作用是體現(xiàn)在改善電能質(zhì)量，穩(wěn)定電壓及濾除系統(tǒng)高次諧波等諸多方面。

加裝無功補(bǔ)償裝置，既能提高供電質(zhì)量又可以達(dá)到節(jié)能的效果。比如，電力系統(tǒng)的配電線路存在電壓偏高和過低的問題，其原因除了線路的導(dǎo)線過細(xì)以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理外，主要是因?yàn)闊o功功率過剩或不足。無功功率對(duì)電壓的影響是非常大的，無功功率過剩將會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓偏高，無功功率不足將會(huì)使電網(wǎng)電壓下降。電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中，將會(huì)有很多非線性負(fù)載，而這些負(fù)載不但會(huì)消耗一有功功率，還會(huì)消耗一些無功功率。而要想維持電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，就必需有足夠的無功補(bǔ)償。同時(shí)要求電力系統(tǒng)有一定的無功調(diào)節(jié)能力，在允許的電壓偏差范圍內(nèi)，采用調(diào)壓與補(bǔ)償電容器相結(jié)合的措施，實(shí)現(xiàn)高峰負(fù)荷時(shí)較高電壓運(yùn)行和低谷負(fù)荷時(shí)較低電壓運(yùn)行的逆調(diào)壓要求。實(shí)踐證明，在受電端加裝電力電容器是提高功率因數(shù)降損節(jié)電的行之有效的方法。加裝電力電容器使無功分散補(bǔ)償就地平衡，把電能損耗降低到最低限度。

從我們多年的實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的電力用戶對(duì)無功補(bǔ)償裝置的作用理解的較少，更多的用戶對(duì)無功補(bǔ)償?shù)睦斫馔Ａ粼诠╇姴块T的要求上面。只要在供電端功率因數(shù)達(dá)到0.9以上就可以了。滿足供電部門的要求成為各電力用戶對(duì)無功補(bǔ)償?shù)睦斫夂蛯?duì)自身使用無功補(bǔ)償?shù)囊蟆ｋ娔芗仁亲钪匾哪茉矗质窍钠渌茉瓷a(chǎn)的能源產(chǎn)品。無功電源同有功電源一樣，是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。通過無功補(bǔ)償可以解決電網(wǎng)的無功容量不足，增裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)的降損節(jié)電，安全可靠運(yùn)行有著極為重要的意義。在國(guó)家大力倡導(dǎo)節(jié)能的今天，無功補(bǔ)償裝置必將朝向更專業(yè)的方向發(fā)展，并將帶來更大的社會(huì)效益。

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