改進功率補償提高供電效率的方法

陳濤

【摘 ?要】電力資源在我國經濟發展和社會生產實踐中的作用發揮巨大，所以穩定電力資源的供應有突出的現實意義。從現階段的電力系統供電分析來看，供電效率問題影響了電力能源價值的發揮，所以積極的進行供電討論分析有突出的現實價值。從實踐研究來看，提高功率補償效果能夠有效的促進供電效率的提升，所以掌握功率補償的科學方法非常必要。文章對功率補償提高和供電效率提升的方法做分析與討論，旨在為實踐提供幫助和指導。

【關鍵詞】功率補償;供電效率;方法

談到電力工業，供電系統首當其沖。供電效率的高低，直接影響到供電系統的可持續發展和環保質量。而影響供電效率的，又必須涉及功率因數，二者密切相關。按照行業專業理論來解釋，功率因數是實際消耗的功率與電力供給容量之比值。所以功率因數越高，電力在傳輸過程中即可減少無謂的損失并提高電力的利用率。在電力網的運行中，我們所希望的是功率因數越大越好，如能做到這一點，則電路中的視在功率將大部分用來供給有功功率，以減少無功功率的消耗。用戶功率因數的高低，對于電力系統發、供、用電設備的充分利用，有著顯著的影響。適當提高用戶的功率因數，不但可以充分地發揮發、供電設備的生產能力，減少線路損失，改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和為用戶本身節約電能。因此，我們在實踐工作中，需通過無功補償提高功率因數，以達到降損節能、提高電網安全運行的效果。

一、各項影響功率因數的因素

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（Φ）的余弦叫做功 率因數，用符號 cosΦ 表示，在數值上，功率因數是有功功率和視在功率的比值，即 cosΦ=P/S。

功率因數的大小與電路的負荷性質有關，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為 1，一般具有電感或電容性負載的電路功率因數都小于 1。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。

具體在供電行業中，現實存在的幾種影響功率因數不外乎有以下幾種：當電壓高于額定值的 10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，影響電氣設備的正常工作;異步電動機的定子與轉子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素，而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下的無功功率增加值 2 部分所組成。這就是說異步電動機和電力變壓器成了耗用無功功率的主要設備。除此，電網頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。

無功電力是影響電壓質量的一個重要因素，電壓質量與無功是密不可分的。雖然在實際操作中可以采取某些措施來提高局部地區的電壓水平，但整個系統的無功功率仍然不足，系統的電壓質量得不到全面改善。這種平衡是系統無功功率不足時達到的平衡，是由于系統的電壓水平下降，無功功率負荷本身具有的電壓調節效應，使得全系統的無功功率需求有所下降而達到平衡;是由于系統的電壓水平下降，無功功率負荷本身具有的電壓調節效應，使得全系統的無功功率需求有所下降而達到的。

二、實現功率補償的一般方法

功率補償是借助于補償設備提供必要的功率，以提高系統的 功率因數，降低能耗，改善電網電壓質量。在低碳的時代趨勢下，運用功率補償方法與技能，提高供電功率因數，從而實現節能的目標成為了電力行業的不二選擇。我們必須要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的實用方法，使低壓網能夠實現無 功的就地平衡，達到降損節能的效果。

功率補償我們通常采用的方法主要有 3 種：高壓集中補償、低壓成組補償和低壓分散補償。下面簡單介紹這 3 種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。

高壓集中補償是將高壓移相電容器集中裝設在變配電所的10 kV 母線上，這種補償方式只能補償 10 kV 母線前（電源方向）所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內線路沒有得到無功補償，所以這種補償方式的經濟效果較后 2 種補償方式差。采用這種補償方式，會對高壓電容器的安全運行造成嚴重影響。

低壓成組補償是將移相電容器裝設在車間變電所的低壓母線上，這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前的車間變電所主變壓器和廠內高壓配電線及前面電力系統的無功功率，其補償范圍較大。由于這種補償能使變壓器的視在功率減小從而使變壓器容量選得小一些，比較經濟，而且它安裝在變電所低壓配電室內，運行維護方便，同時也有利于低壓移相電容器的安全穩定運行。

低壓分散補償，又稱個別補償，是將移相電容器分散地裝設在各個車間或用電設備的附近。這種補償方式能夠補償安裝部位前的所有高低壓線路和變電所主變壓器的無功功率，因此它的補償范圍最大，效果也較好。但是這種補償方式總的設備投資較大，且電容器在用電設備停止工作時，它也一并被切除，所以利用率不高。

功率補償改善了電能質量使電壓合格率提高，電壓波動減小，提高了電網安全運行的可靠性。補償后電網不必向用戶輸送大量無功，發電設備可以減少輸出功率，線路損耗和電壓降也因輸出電流減少而降低。輸變電變壓器也會因為不必承擔大量無功而有效輸出容量增加而獲得“增容”。對于供電企業而言，若能有效地處理好低壓補償，不但可以減輕上一級電網補償的壓力，改善提高用戶功率因數，而且還能夠有效地降低電能損失，對用戶而言，由于線路壓降減小，用戶端電壓提高，可以使一些電壓低落的用戶恢復正常供電。電壓合格率的提高可以讓用電設備工作在額定狀態，發揮出最大效益并延長使用壽命。功率補償的社會效益及經濟效益都會是非常顯著的。但在具體的實際應用中，供電方應根據各自的實際情況，作出科學的選擇。

三、科學確定補償容量

對于變（配）電所，安裝的容性無功量應等于裝置所在母線上的負載按提高功率因數所需補 償的容性無功量與變壓器所需補償的容性無功量之和。負載所需補償的裝置容量 kva（r千乏）按下式考慮：

Qc1=P（tg1-tg2）

式中，Qc1 為負荷所需補償的容性無功量（kvar）;P 為母線上的平均有功負荷功率;1 為補償前的功率因數角;2 為補償后的功率因數角。

變壓器所需補償的裝置容量 kva（r千乏）按下式考慮：

Qc2=（UK%/100+I0%/100）Se

式中，Qc2 為變壓器所需補償的容性無功量（kvar）;UK%為變壓器阻抗電壓的百分數;I0%為變壓器空載電流的百分數;Se 為變壓器額定容量（kVA）。

結束語

綜上所述，供電效率的提升對于電能力的體用率提高有重要的意義，這對于電力系統價值的穩定發揮有突出的作用，所以積極的強調供電效率提高現實價值。文章對功率補償的具體方法做分析與討論，并對提高供電效率的措施做探討，提高實踐中的供電效率，同時不斷的完善整體供電效率。

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（作者單位：國家能源集團神東煤炭集團供電中心）