無功補償與客戶經濟運行

黃永鵬

（廣東電網有限責任公司佛山順德供電局均安供電所廣東佛山528329）

無功補償與客戶經濟運行

黃永鵬

（廣東電網有限責任公司佛山順德供電局均安供電所廣東佛山528329）

無功補償是電網運行中最常用、最有效的降損節能技術措施之一。是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，能起到提高系統電壓水平，增強電網穩定裕度，降低線損，并由此產生經濟效益。在對客戶功率因數及無功補償情況的市場調查中，發現了大量客戶因功率因數不合格，而力調電費被考核的情況。而且在對功率因數不合格的客戶進行詢問時中，了解到他們對功率因數，無功補償設備的功能完全沒有清楚的認知，這才使得無功補償設備根本就未投入，或者損壞了也不及時修復。這樣的情況不僅增加了企業生產成本，同時也對電網安全和客戶經濟運行帶來很大的影響。

無功補償；功率；客戶經濟運行

近年來，我國國民經濟高速發展，人們對電力的需求也日益增長，對供電的質量和安全提出了更高的要求。在電網負荷持續增加的影響下，電力系統的網絡結構和電源分布產生了巨大的變化。電力系統無功分布的合理性，對電能質量和電網運行都起著決定性的作用，特別是在與用戶直接相關的配電網中，影響格外顯著[1]。如果無功電源容量不足就會使系統運行電壓沒有保障，從而影響用電客戶的經濟運行。其次，網絡的功率因數和電壓的降低將使電氣設備沒有不能被充分利用，降低網絡傳輸能力時，很容易增加損耗。所以，無功補償對客戶的經濟運行有著重大意義。本文的重點在于剖析個案，以提高人們對無功補償重要性的認識，功率因數考核并不是供電企業為了多收電費而提出的做法。無功補償，關系到用電客戶的切身利益。

1　無功補償的定義和重要性

（1）用于電路內電、磁交換的那部分能量叫無功[2]。如：電動機和變壓器在能量轉換過程中所生產的交變磁場，在一個交變周期內，吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱之為感性無功功率。電容器在交流電器中，在一個周期內，上半周期充電的功率和下半周期放電的功率相等，不消耗能量，這種充、放電功率叫做容性無功。

感性負荷的有功功率、無功功率和視在功率關系：

式中：S-視在功率，kVA；P-有功功率，kW；Q-無功功率，kVar。

φ角為功率因數角，它的cosφ是有功功率與視在功率之比，稱為功率因數：cosφ=P/S。

從上述可以得出，在有功功率一定的情況下功率因數角越小，所需的無功功率越大，那么視在功率越大。這樣情況下，為了滿足用電需求，供電線路、變壓器的容量就全變得越大；另一方面，由于無功功率只是在電路中來、回傳輸，導致線路發熱，增加損耗[3]。

（2）選擇合適的補償裝置，能夠有效減少網絡的損耗，從而提高電能質量。如果選擇出錯，很可能帶來供電系統的電壓波動和諧波增大等問題[4]。

2　無功補償的原則

（1）保持總體與局部的平衡。在滿足全網的總無功平衡的基礎上，還要滿足分線、分站的無功平衡。

（2）堅持集中補償與分散補償相結合。為了達到無功就地平衡，減少其長距離輸送，就要堅持在負荷集中的地方進行補償，不僅在變電站進行大容量集中補償，又要在配電線路、配電變壓器和用電設備處等處進行分散補償。

（3）堅持高壓補償與低壓補償相結合。為了提高線路的供電能力，減少線路損失，降低負荷率，就要結合低壓補償與高壓補償降損，以降損為主，調壓為輔的模式進行。

（4）堅持無功補償與用戶補償相結合，由于在配電變壓器中，無功消耗60%左右，剩下的都消耗在用戶的用電設備中。如果不堅持無功補償與用戶補償相結合，不相互配合，就會導致輕載、空載和滿負荷時補償不合理的現象。

3　無功補償的一般方法

無功補償一般都是采用低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償等三種方法。

3.1低壓個別補償

所謂低壓個別補償，指的是通過了解用電設備對無功的需要量，然后將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接。利用控制、保護裝置與電機同時投切的方法進行。補償個別大容量且連續運行的無功消耗時，通常采用的是隨機補償，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的最大特點是不管用電設備運行時或者停運時，都不會造成無功倒送的情況。此外，它還具有投資少、安裝和維護簡單、配置方便、事故率低等優點。

3.2低壓集中補償

所謂低壓集中補償，也就是說采用低壓開關將低壓電容器接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，再借助低壓母線上的無功負荷，直接控制電容器的投切。由于電容器的投切是整組進行，不能平滑的調節。低壓集中補償也具有很多優勢，包括接線簡單、運行維護工作量小、保持無功就地平衡、提高配變利用率以及降低網損等。低壓集中補償具有較高的經濟性，屬于現階段無功補償中最普遍的手段之一。

3.3高壓集中補償

所謂高壓集中補償，就是將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。運用在用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以有效減少對電力系統無功的消耗，并起到補償作用。高壓集中補償的優點是可以合理提高用戶的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加，帶來較高的補償效益。

4　提高功率因數

實際電網中，大部份的負載都是感性的負載。感性負載的電流是滯后電壓90°，而容性負荷的電流則超前電壓90°，感性負載電流與容性負載電流剛好相差180°，互相抵消，正好利用這一原理，在電網中并入適當的容性負載，可以抵消感性負載所產生的無功功率，從而達到提高功率因數的目的。

5　實際應用

（1）有一客戶安裝400kVA變壓器用電，其接入設備大概有250kW左右，多次生發超負荷保護動作，經檢查發現情況如下：

①250kW所產生的負荷電流應為：

式中：I-電流；U-電壓；P-有功功率。

在理想狀態下cosφ相等1，其中電流應為360A左右。

②400kVA變壓器可輸出電流應為：

式中：I-電流；U-電壓；S-視在功率。

在理想狀態下cosφ相等1，其中電流應為578A左右。

原因分析：

從（1）、（2）中得出，負荷電流比變壓器的額定輸出電流要小比較多，而變壓器的超負荷保護是與變壓器額定容量所匹配。

后核對其用電量及檢查設備運行情況發現，由于客戶無功補償裝置損壞，不能正常投入使用，平均功率因數只有0.6左右。

當cosφ=0.6的情況下：

從上式得出由于功率因數偏低，導致實際負荷電流比高出60%左右。

（2）一個安裝有80kVA變壓器容量的客戶，其設備負荷約為50kW，電壓長期偏低，大概只有370V左右，經檢查情況如下：

核對其用電量及檢查設備運行情況發現，其負荷電流達到136A，由于80kVA變壓器不需要考核功率因數，客戶長期沒有投入無功補償裝置，導致功率因數偏低，平均只有0.55左右。

80kVA變壓器的額定電壓為400V。

當cosφ=0.55的情況下：可見，當視在功率一定的情況下，功率因數越低，電壓越低。

6　結果分析

從第1個例子中可以看到，提高功率因數，可以增加設備供電富裕度。從第2個例子中可以看到，提高功率因數，可以增高電壓質量。這2個例子中，如果在不考慮無功補償情況，是需要增加一定量的設備（變壓器等）才能滿足客戶的用電需求，而增加無功補償所需的成本是比增大變壓器等低廉很多。無功補償，絕不只是供電企業的事，與客戶經濟運行息息相關。

7　結束語

綜上所述，無功補償對電力系統有著十分重要的作用。合理地投停使用無功補償設備，可以有效調整電網電壓，提高供電質量，從而保證電網運行的安全。配電網的無功補償，應以節能和供電質量為原則，在提升技術的同時，還要促進客戶經濟運行。

[1]王小龍.配電網中的無功補償方案及優化選擇[J].甘肅科技，2011，27（19）：97～99.

[2]陳萍.過補償對用電設備的危害及無功補償容量的計算[J].科技風，2010，13（24）：257.

[3]陳駿.淺談客戶無功補償的問題[J].硅谷，2010，23（2）：34～34.

[4]藺峰.電力客戶無功補償問題初探[J].河南科技，2013，15（20）：244.

F274

A

1673-0038（2015）16-0181-02

2014-12-10

黃永鵬（1976-），男，助理工程師，大專，主要從事電力營銷及客戶服務工作。