淺析工業企業用電的無功功率補償

王霞

摘要：通過對無功功率進行合理補償，在一定程度上能夠維持系統電壓水平，進一步降低有功損耗，同時能夠提高網絡輸送容量，降低費用。

關鍵詞：無功補償 功率因數 補償方式

1 概述

隨著經濟的發展，生活水平的提高，人們的電力需求日趨旺盛，同時對供電質量提出了更高的要求。在這種情況下，電網的用電負荷必然呈現增加的趨勢，一方面電力系統的網絡結構被改變，另一方面系統的電源分布也發生改變，進而在一定程度上影響系統無功分布的合理性。對于電力系統來說，其無功潮流分布的合理性，首先直接關系到電力系統所提供的電能質量高低，其次對電網自身運行的安全性、經濟性等構成直接的影響。此外，電氣設備因網絡的功率因數、電壓的降低等，進而難以充分發揮作用。

2 無功功率對電壓的影響

電網的電壓質量受電網無功功率高低的影響和制約，對于電網電壓來說，借助無功功率進行平衡。無論是電網，還是電力用戶，電網電壓質量的好壞都會產生重要的影響。

2.1 電壓對電力用戶的影響

2.1.1 電壓過低

縮短了異步機轉矩，直接影響其拖動能力和產品質量；降低了電爐功率，同時增加了冶煉時間；另外，照明設備的發光率也大大降低。

2.1.2 電壓過高

直接影響電氣設備的絕緣壽命；增大電機變壓器的鐵芯損耗，溫度增高，使用壽命縮短。

2.1.3 電壓閃變

在電網中，由于沖擊負荷能夠產生相應的電壓，并且電壓會突然下降和恢復，進而在一定程度上直接影響電能用戶的用電質量。

2.2 電壓對電力系統的影響

2.2.1 電壓過低

降低了廠用異步機的轉矩和轉速，使得電廠的正常發電受到影響；電網功率損耗和能量損耗進一步增大。

2.2.2 電壓過高

如果電壓過高會直接影響高壓輸電設備的絕緣壽命；變壓器的鐵芯損耗增大，壽命減短。

3 無功補償的原因

在生產過程中，對于大多數企業來說，其使用的用電設備都屬于感性負載，運行過程中，這些設備一方面從供電系統中吸取有功功率，另一方面同時吸取一定數量的無功功率。在進行生產時，由于經常出現無功沖擊負荷，這種沖擊是正常取用無功功率的5-6倍，根據電路理論，無功功率的增大在一定程度上將會降低供電系統的功率因數，進而增多了用戶的利調電費，企業的經濟負擔也出現不同程度的增加。所以企業功率因數的高低，反映了用電設備的合理使用狀況、電能的利用程度和用電管理水平。因此，對無功功率進行合理的補償，可以有效地確保系統的電壓水平，確保電壓的穩定性，進一步降低有功損耗，同時減少發電費用。

4 電力系統無功補償方式

4.1 維持電壓的穩定性，確保無功功率的平衡性。

電力系統無功功率平衡方程為

∑QG+∑ΔС=∑Q+∑Qсe+∑ΔQ

式中∑QG——同步發電機發出的無功功率的總和；

∑ΔС——無功補償設備發出的無功功率的總和（包括同步調相機、并聯電容器、靜止補償器）

∑Q——系統無功負荷的總和；

∑Qсe——廠用無功功率的總和；

∑ΔQ——電力網無功損耗的總和。

為了維持電力系統無功功率的平衡性，通常情況下還需要一定的無功功率備用容量，一般為無功負荷的7%-8%。

4.2 變電站集中補償方式

通過集中補償的方式對變電站進行補償處理，其補償對象和補償的目的主要是并聯電容器和改善輸電網的功率因數。

4.3 低壓集中補償方式

在配電變壓器380V側進行集中補償，這種無功補償方式在目前得到普遍使用，對于低壓并聯電容器柜來說，通常采用自動補償控制器進行控制，根據用戶負荷的實際情況投入相應的電容器進行跟蹤補償。

4.4 用戶終端分散補償方式

當前，隨著經濟的發展，電力用戶的用電量不斷增加，同時企業對無功的需求也在增大，在這種情況下，需要對用戶末端進行直接無功補償。

4.5 人工補償的方式

4.5.1 采用同步電動機補償

同步電動機與感應電動機相比，其優勢主要表現為：

①可以在功率因數超前的情況下運行，通過輸出無功功率進而在一定程度上對企業所需要的無功功率進行補償，使得企業的功率因數大大提高。

②使用低轉速電動機與生產機械進行直接耦合，進而省去減速箱。

③當電網頻率保持不變時，在這種情況下電動機的轉速是恒定的，所以生產率比較高。

④電動機轉矩受電壓波動較小。

4.5.2 采用并聯電容器補償

企業功率因數不好主要是由于企業感性負載多，感性負載從供電系統吸取的無功功率是滯后功率，即：QL=-3ULsinΦ由于電容需要的無功功率是引前（正值）功率，即：

QC=3UIsinΦ因此如果用一組電容C和感性負載并聯，并適當選擇電容C值，使QL=QC，則此時系統中所需要的無功功率QL+QC=0，即企業不再向電力系統吸取無功功率了，功率因數等于1?；谶@個道理，對于功率因數值達不到規定值的企業，可以采用并聯電容器的辦法進行人工補償。

5 無功補償在生產實踐中的一些問題

隨著科學技術的發展，在一定程度上推動了無功補償技術的發展，進而推廣并普及了低壓側無功補償技術，無論是靜態補償，還是動態補償都取得一定經驗。但是，在實踐中卻存在一些問題，對于這些問題需要給予高度的重視。

5.1 在當前環境下，無功補償的出發點依然集中在用戶側，并且只是對用戶的功率因數進行相應的補償。然而，要進一步降低損耗，通常情況下需要對電力系統進行綜合考慮，通過對全網的無功潮流進行計算，同時對補償方式、補償地點進行確定，進而在一定程度上使有效的資金最大限度地發揮效益。

5.2 對于電容器來說，一方面具有抗諧波能力，另一方面有放大諧波的副作用。

5.3 配電網的損耗因無功倒送而增加，同時加重線路的負擔，在電力系統中這是不允許的。

6 結束語

進行無功補償，提高功率因數和搞好無功平衡，研究技術先進的動態無功補償裝置，不僅可以改善功率因數有利于節約用電的問題，更重要的是有益于提高電源品質，使電網的網損降到了盡量低的程度。

參考文獻：

[1]王艷華.工業企業供電[M].中國電力出版社出版，2006（03）.

[2]上海鐵道學院.電工原理[M].武漢水利水電出版社，1974（06）.

[3]張愛瑜，溫志勇.淺談電力系統中的無功補償技術[J].雞西大學學報，2010（04）.endprint