淺談無功補償裝置與節能降耗的關系及應用

李超超

摘 要：隨著電網負荷的加大，線路損耗增大，合理利用無功補償裝置，能夠將線損降低，把電網電壓質量改善、提高效益的作用。本文從電網中無功功率是怎樣產生、電網中電能損耗的原理以及在整個電力系統中無功補償的原理，和無功補償與節能降耗的理論關系、無功補償的補償方式及其優缺點、無功補償裝置工作原理、投入無功補償裝置前后電網參數的變化等幾個方面入手，重點介紹了勝利油田九分場變電站投入無功補償裝置后，起到的節能降耗的作用。

關鍵詞：無功補償裝置；節能降耗；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.042

0 引言

隨著電網高負荷運行，設備投入率顯著增大，用電量大幅增加，由此帶來的供電線路損耗增大。而在電力系統中的電力負荷，特別是感性負荷如變壓器等，電網運行過程中，這些設備需要相應的無功功率，通過外在的合理無功補償，可以減少線路和變壓器輸送的無功功率，起到降低電能損耗、增加效益的作用，同時能夠改善電能質量，提高設備的利用率。

1 無功補償與節能降耗的關系

所謂無功補償，就是借助無功補償設備向電網中提供必要的無功功率，從而能夠達到提高電力系統的功率因數，降低電能損耗，改善電壓質量的目的。

在電網正常運行時，電能轉換為其他形式能源的前提是電源能夠供給無功功率。有功功率損耗和無功功率損耗兩部分組成了電網中的電能損耗。

利用合理的無功補償裝置對電網所帶負荷進行無功功率補償，將電網的功率因數提高，可以減少電網提供的無功功率，從而減少在輸配電網絡的傳輸過程中因為無功功率所帶來的能量損耗及電壓降落。

2 無功補償的形式及特點

無功補償的方法主要是有3種：低壓就地無功補償、低壓集中、分組無功補償、中壓集中無功補償。

下面簡單說明這3種補償方式的適用范圍及補償方式的特點：

低壓就地無功補償：根據所用電設備無功大小，把單臺或多臺低壓電容器組和用電設備并連，然后通過控制及保護裝置和電機同時投切。

該無功補償的優點：

（1）在源頭上轉化了無功，大量的線路損耗能量能夠被減少，提高變壓器利用率，視在功率得到降低。

（2）用電設備在運行時，投入無功補償裝置，用電設備停運時，也退出補償裝置。

（3）有占位小、安裝起來容易等，視在功率得到真實有效的減少，節電效果非常顯著。

該無功補償方式的缺點是：

（1）一次性的投資金額會較大。

（2）補償量跟隨負荷的變化也要改變，對自動補償控制器響應的要求高，而且如果要進行精確的補償，補償電容容量就不能過高。

（3）同時，單機節電效果不容易測量。

低壓集中、分組無功補償：利用低壓開關將低壓電容器接在配電變壓器的低壓母線側，控制保護裝置是利用無功補償投切裝置，根據在低壓母線上測量得到的無功負荷而對電容器的投切進行直接控制。

該補償方式的優點：

利用低壓集中、分組補償，只能夠對變壓器的“渦流效應”進行無功能量補償。

缺點是：

此無功補償方式，主要作用是對低壓側無功量的阻隔作用，對于上側電網的貢獻大。

中壓集中無功補償：

將并聯電容器組裝在變電所的低壓母線上進行無功補償的方式。根據負荷的大小補償裝置再進行自動投切，用戶的功率因數從而得到合理地提高，阻隔了無功能量，防止無功能量進入上側電網，減少了對上側電網造成的電壓波動，降低了電網損耗，保護了上側電網。同時，也放便運行維護，社會效益比較重大。

3 變電站負荷用電情況

隨著電網高負荷運行，電氣設備投入率增大，用電量顯著增加，現將本站各母線段負荷情況總結如下：

各母線段功率因數普遍低于0.92，無功功率約占有功功率的55%—90%，大量無功功率的輸送勢必要增加電能損耗。

從2013年6月份至2014年5月份，九分場變電站的平均功率因數為0.91。

4 無功補償裝置

九分場變電站無功補償裝置采用集中補償方式，分別對35kV#I段母線、35kV#II段母線上的無功功率進行補償。

每套電容器的主要設備：限流熔斷器、串聯電抗器、并聯電容器組（含保護用外部熔斷器）、氧化鋅避雷器、信號和電測量用一次及二次設備等。裝置為手動投切方式，由用戶根據系統的無功需要進行投入和切除。

5 無功補償的效益

在全站70%負荷下投入無功補償后電流、視在功率、功率因數（目標功率因數設置為0.95左右）的變化，無功補償后母線電壓升高。功率因數的提高，負荷電流的減小，視在功率的減小，提高了設備的利用率，同時由于電網輸送的無功功率減小，必然使線路上的損耗減少。

投入電容器進行無功補償后，每月，九分場變節省286.2萬kw.h，按照一度電0.5元，九分場變投入電容器進行無功補償后每月共節省157.41萬元。可以計算出我廠全年（運行365天）電能損耗節約情況：全年電能損耗減小3432萬kw.h，節約共計1888.9萬元，為公司降低生產成本、增加效益起到了一定的作用。

6 結論

綜上所述，科學合理的應用無功補償技術，對我站負荷中的無功功率進行補償后，一方面由于負荷電流的減小，間接的增加了變壓器的容量，提高了設備的利用率，為公司安全生產提供了保證，同時由于負荷電流的較小，降低了用電設備的發熱量，延長了用電設備的使用壽命；由于電網中輸送的無功功率的減少，負荷電流的減小。直接降低了輸電線路的電能損耗。