無功功率補償裝置安裝位置節電效果分析

劉建榮

（太原煤氣化晉陽選煤廠，山西 太原 030024）

·技術經驗·

無功功率補償裝置安裝位置節電效果分析

劉建榮

（太原煤氣化晉陽選煤廠，山西 太原 030024）

介紹了電容器無功功率補償的種類。以太原煤氣化晉陽選煤廠供電系統為例，分析了補償前、集中補償、就地補償無功電流在線路上的流動情況，并對該廠無功功率集中補償裝置改造前后的節電效果進行了比較。指出采取補償后，只是線路上流動的無功功率減少了，即線路的功率因數提高了，實際上，補償前后負載取用的有功和無功并沒有任何改變。無功功率補償的是補償電容器安裝以前的線路，無功功率補償電容器安裝的位置越接近負載線路末端，線路的電能損失越少，節電效果越明顯。

無功功率補償；負載無功功率；線路上流動的無功功率；節電效果

現在工礦企業中所使用的交流感應異步電動機、變壓器、電磁開關等用電設備絕大部分屬于感性負載，而電動機是企業內部無功功率的主要消耗者。電動機的電流是由有功電流和無功電流兩部分合成的，電動機的有功電流是為拖動負載而做功的，而無功電流是用來產生磁場的勵磁電流和電動機的一、二次漏磁電流。因此，電動機從電源索取有功電流的同時還要索取無功電流。這就使得供電系統中存在無功流動的問題，這顯然增加了線路的電能損失。為了減少線路電能損失，達到節電效果，一般采用無功功率補償電容器。

1 電容器無功功率補償的種類

1）集中補償。所謂集中補償，就是電容器安裝的位置均集中在企業變電所35 kV、10 kV、0．4 kV母線上。它的優點是，可以達到供電部門對企業用電功率因數的要求，解決了供電系統中的無功流動問題。缺點是沒有解決企業內部的低壓電網中的無功流動問題，大量的電能損失幾乎沒有減少。

2）就地補償。所謂就地補償，就是電容器安裝的位置，一般接在交流接觸器下端或接在電機接線端子上。它的特點是，除具有集中補償的優點外，最主要的是解決了低壓電網中的無功流動問題，減少了大量的電能損失。

2 晉陽選煤廠供電概況

太原煤氣化晉陽選煤廠的供電系統是：電源取自35 kV供電工區，10 kV電壓送到晉陽選煤廠總開閉所10 kV母線上，再送到各配電室變壓器高壓側，經變壓器降壓變為0．4 kV，0．4 kV電壓送到配電室0．4 kV母線上，再送到負載上。全廠總運轉變壓器臺數為9臺，總容量為10 860 kVA，運轉電機總裝機容量大約為10 300 kW，總計算有功功率為4 000 kW，總無功功率為3 800 kVar。可謂是個用電大戶。

晉陽選煤廠的供電系統圖見圖1。

3 無功電流在線路上的流動情況

以晉陽選煤廠供電系統為例，介紹補償前、集中補償、就地補償無功電流在線路上流動情況。為了直觀，便于理解，將晉陽選煤廠在用的9臺變壓器用一臺變壓器代替，所有電動機用一臺電動機代替來示意說明，見圖2。

Iw為電動機需要的無功電流，Iy為電動機需要的

有功電流。

圖1 晉陽選煤廠供電系統圖

無功功率并不做功，它只表明有能量在電源與線路之間來回的交換，但由于在電網中流動，使電網的線損增加。因為線路的電流I是Iw與Iy的合成，I2= Iy2+Iw2消耗在輸電線中的電阻Rx功率損失為P= 3I2Rx。因為線路上流動的有功電流Iy是一定的，它永遠取自電源，因此，線路上流動的無功電流Iw越小，線路的功率損失越小。

1）補償前。

電動機需要的無功取自35 kV供電工區，由1 000 m YJV22-3×185交聯電纜送到晉陽選煤廠總開閉所10 kV母線上，再通過大約900 m YJLV22-3 ×95交聯電纜送到各配電變壓器高壓側，經過變壓器降壓變為0．4 kV，0．4 kV電壓通過100m的100× 8母線送到晉陽選煤廠各配電室0．4 kV母線上，再通過大約30 000 m VV電纜送到各電機上。電動機至35 kV供電工區電源之間的線路都流動著無功電流Iw。

2）集中補償。

晉陽選煤廠集中補償的電容安裝在配電室0．4 kV母線上，電動機需要的無功取自0．4 kV母線上集中補償的電容，再通過大約30 000 mVV電纜送到各電機上。0．4 kV母線以前的線路沒有無功流動（電機需要的無功完全取自集中補償的電容）。

3）就地補償。

假如就地補償電容安裝在電機接線端子上，電動機需要的無功取自就地補償的電容。電動機至35 kV供電工區電源之間的線路沒有無功電流Iw流動（電機需要的無功完全取自就地補償的電容）。

晉陽選煤廠沒有采取任何補償方式時、采取集中補償方式時、采取就地補償方式時的無功流向圖見圖2。

圖2 晉陽選煤廠三種方式無功流向示意圖

通過以上三種無功流動線路圖，可清楚地看到，無功電容安裝在哪個位置，哪個位置以前的線路無功流動就減少。采取無功補償措施，只是線路上流動的無功減少，也就是說，線路的功率因數增加。但是必須指出，線路的功率因數提高，并不是負載本身的功率因數提高。實際上電容補償前后，負載取用的無功功率沒有任何改變，只是負載的無功取用的位置變化了，也就是負載的功率因數沒有任何改變。

理想狀態下以上三種情況線路上流動的無功電流情況見表1。

表1 理想狀態下三種情況線路上流動的無功電流

4 晉陽選煤廠采取集中補償后的節電效果分析

晉陽選煤廠無功補償的方式是集中補償，電容器安裝的位置在各配電室0．4 kV母線上，如圖2所示，所補償的是0．4 kV母線以前的線路，即0．4 kV母線以前的線路無功流動減少，也就是0．4 kV母線以前的線路線損減少，變壓器的銅損減少。晉陽選煤廠在

用變壓器9臺，0．4 kV母線以前的線路大約2 000 m，也就是9臺變壓器和2 000 m線路的有功損耗減少，而沒有補償的0．4 kV母線以后的線路大約30 000 m。因此，廠內部數量極其可觀的0．4 kV低壓電網中的無功流動問題沒有解決，大量的電能損失幾乎沒有減少。

晉陽選煤廠集中補償前后生產情況有功、無功、功率因數比較見表2。

表2 集中補償前后有功、無功、功率因數比較表

由表2可以看出，集中補償后廠總無功電度表計量（計量的是0．4 kV母線以前線路上的無功功率）比以前減少了2．4萬kVar，0．4 kV母線以前線路功率因數比以前提高了0．09，但廠總有功電度表計量沒有變化。實際上，集中補償后，0．4 kV母線以前的線路的電能損失比以前減少了，但節電效果不明顯，因此，集中補償前后兩天廠總有功電度表計量沒有變化。

5 結束語

目前，人們對負載功率因數和線路功率因數有概念混肴現象，對無功補償節電效果存在一定的認識誤區，認為無功補償是補償電容器安裝以后的線路。通過上述分析，可以得出以下結論：

1）由于電動機的無功電流必須存在，因此，不管采取哪種補償方式，電動機本身所需的無功功率不變，只是負載的無功取用的位置變化了，即負載的功率因數沒有任何變化。采取補償后，只是線路上流動的無功功率減少了，即線路的功率因數提高了。因此，線路的功率因數提高并不等于負載本身的功率因數發生變化。實際上，補償前后負載取用的有功和無功沒有任何改變。

2）無功功率補償的是補償電容器安裝以前的線路。

3）無功功率補償電容器安裝的位置越接近負載線路末端，線路的電能損失越少，節電效果越明顯。

Analysis on Energy Saving Effect of Reactive Power Compensator Installation Site

Liu Jian-rong

Introduces the type of capacitor reactive power compensation．Takes the power supply system in Jinyang coal preparation plant of Taiyang coal gasification as example，analyzes the reactive current flow in the wire before compensation，concentrated compensation and local compensation，and compares the energy-saving effect before and after the reactive power centralized compensation device in the plant transformed．Pointed out after compensation，just reactive power flowed on the line is reduced，that is line power factor is improved，in fact，load used active and reactive power before and after compensation has not changed．Reactive power compensation is the line before the capacitor installed，the location of reactive power compensation capacitor installing is closer to the load line end，the power loss of the line is less，and power saving effect is more obvious．

Reactive power compensation；Load reactive power；Reactive power of flowing on line；Energy saving effect

TD609

B

1672-0652（2013）07-0011-03

2013-04-10

劉建榮（1971—），女，山西介休人，1997年畢業于太原理工大學，助理工程師，主要從事選煤廠機電設備管理工作（E-mail）tygzy33＠163．com