電力無功補償在工礦企業的作用

林凡

摘要：電力供應作為工礦企業生產的動力源，對生產的連續正常運行起著決定性的作用。文章就電力系統無功補償的原理、作用以及產生的經濟效益等方面進行了分析，對工礦企業減少工程造價、降低生產成本、增強供電線路穩定性和安全性有較強的指導意義。

關鍵詞：電力供應；無功補償；工礦企業；供電線路；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）35-0201-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.098

1 概述

現代工礦企業，生產規模越來越大，電力供應作為企業生產的動力源，對生產的連續正常運行起著決定性的作用。如何在電力系統中發揮電力無功補償的作用，對電網進行合理的無功補償，不但可以節能降耗、降低生產成本，還可以大幅度提高供電質量，產生極為顯著的經濟效益。

2 無功補償的依據

2.1 用電設備的無功補償

電力系統中的用電設備如變壓器、電機勵磁繞組等，大部分屬于感性負載，在運行過程中不僅消耗有功功率，同時也要消耗無功功率。通過安裝在電力系統中的無功功率補償設備，向感性負載提供無功功率，可以減少或不消耗電力系統中的無功功率，因而可以大幅度減少無功功率在電力系統中的流動，由此降低了變壓器和輸電線路因輸送無功功率造成的電能損耗。無功功率是否合理分布，主要體現在電網各級負荷的功率因素cosa上，功率因素為有功P和視在功率S的比值，cosa=P/S=P/√3UI，a為電壓U與電流I間的相位角，稱為功率因素角。因P、Q、S成三角關系，電網流過無功功率越多，視在功率越大、功率因素就越低。一般常用設備功率因素為0.6～0.8，如異步電動機為0.65～0.82，交流弧焊機僅為0.3～0.4，為減少系統供給的無功功率，就必須采用就地補償，以提高負載的功率因素。

如圖1系統輸出有功不變，如補償的無功為Q，則系統中無功和視在功率減少，功率因素提高。

△P=R（P2+Q2）/U2=R[P2+（Q-Q1）2]/U2

從式中可以看出，無功補償增加，系統流過的無功減少，有功損耗減少，無功電壓損耗減少。

2.2 無功補償的方式及優缺點

2.2.1 電容器無功補償接線方式主要采用并聯補償，補償方式如下：

第一，集中補償：在變配電室集中安裝電容器或者電容柜，此種方法，變配電室之前的線路得到了補償，但后面的線路、設備得不到補償，優點是安裝方便、投資省，易于實現自動控制。

第二，就地補償：在每個感性用電設備上安裝補償電容器，可補償線路無功，如55kW以上電機的就地補償。

第三，集中與就地補償混合：電網每一級都得到無功補償，做到系統無功分層分區就地平衡。

2.2.2 三種補償方式的優缺點。

第一，集中補償：集中補償投入的電容量最小，可以根據負載和功率因素的變化自動投入一組或多組的電容器組，保持線路功率因素在0.95～1之間，投資最省。

第二，就地補償：補償電容在線路末端與電動機的接線盒處連接，與電動機同時啟停，無功電流直接進入電機線圈繞組，補償合理的情況下無功功率不倒流，電機功率因素始終保持在0.95～1之間，可以減少電機控制電路的啟動電流，提高電機控制系統的可靠性，延長電控設備的使用壽命。無功就地補償效果最好，覆蓋范圍最全面。但是它需要在每臺感性用電設備上都安裝補償電容器，電容器安裝容量大，利用率最低。

第三，集中與就地補償集合了集中補償和就地補償的優點，克服了兩種補償方式的缺點，是一種較為經濟、實用、效果好的補償方式。

2.2.3 無功補償的應用注意事項。無功補償可提高功率因數，降低線路損耗，但是補償不當，也會造成危害和浪費，因此設計無功補償的容量時，應注意以下兩點：

第一，設計無功補償是要避免過補償，過補償會造成無功倒送，從而導致線路損耗增加，是極不經濟的。

第二，功率因素不是越高越好，功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95～0.98比較合理，超過0.98的話，從經濟上來權衡就不是太合理了。

3 無功補償的意義

3.1 降低線路、變壓器的有功損耗

當電流通過輸電線路時，線損△P1=（P2+Q2）R/U2，當線路和變壓器有功功率、電壓不變時，采用電容補償后，線損△P2=[P2+（Q-Q1）2]R/U2，線損量減少值△P3=△P1-△P2=（2QQ1-Q12）R/U2，式中P1補償前有功損耗（kW）、P2補償后有功損耗（kW），補償量大，線路和變壓器有功損耗就小。

3.2 提高供配電設備的利用率

提高電力線路、變壓器等供配電設備的利用率，減小電氣設備的設計容量，從而降低設備投資。在輸送同樣的有功負荷時，補償無功功率后，可降低變壓器的視在功率，即可以選擇容量小的變壓器，降低工程造價；在輸送同樣的視在功率時，補償無功功率后可提高變壓器的有功輸出，加大變壓器帶負荷能力。以630kVA變壓器為例，功率因素從0.85提高到0.95，變壓器增加出力△P=630×（0.95-0.85）=63kW。

3.3 提高電壓和提高線路載流量，確保供電質量

系統運行電壓損失計算公式為△U=（PR+QX），式中X線路、變壓器的每相電流（Ω），無功補償后為△U=[OR+（Q2-Q1）X]/U，從式中得到補償后電壓損耗減少了Q1X/U，增加線路實際載流量，提高線路的供電能力，同時改善了用電設備運行條件。

3.4 功率因素提高、減收電費

按供電所規定，主變1600kVA以上，采用標準為0.9增減月收電費。如0.85月增加電費2.5%，提高到0.95，月減電費0.75%。

0.90標準功率因素調整電費表：

4 結語

做好無功電力補償、改善系統無功分布，能提高系統的功率因素、減少有功損耗。功率因數提高后，線路損耗將下降，在項目建設設計階段就要考慮提高功率因素，此舉可以減少變壓器和配電設備容量、減少設備投資、降低用電成本、提高經濟效益，對工礦企業生產具有重大的意義。

參考文獻

[1] 劉介才.工廠供電[M].北京：機械工業出版社，1991.

[2] 劉介才.工廠供電設計[M].北京：機械工業出版社，1998.

（責任編輯：秦遜玉）