袁相偉 臧德帥

摘 要：通過現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)改造，可使低于標(biāo)準(zhǔn)要求的功率因數(shù)達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的。本文分析了無功補(bǔ)償?shù)淖饔煤脱a(bǔ)償容量的選擇方法，著重論述低壓電網(wǎng)和異步電動(dòng)機(jī)無功補(bǔ)償容量的配置。提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因數(shù)，已成為節(jié)電工作的一項(xiàng)重要措施。

關(guān)鍵詞：節(jié)電技術(shù);功率因數(shù);無功補(bǔ)償

1、前言

無功補(bǔ)償，就是借助于無功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

無功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲迷瓌t：無功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局。

（1）總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部為主 。

（2）在配電網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的無功功率約占50%～60%，其余的無功功率消耗在配電網(wǎng)中，所以必須由電力部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。

（3）分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。

集中補(bǔ)償，是在變電所集中裝設(shè)較大容量的補(bǔ)償電容器。分散補(bǔ)償，指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū);中、低壓配電網(wǎng)應(yīng)以分散補(bǔ)償為主。

（4）降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。

2、影響功率因數(shù)的主要因素。當(dāng)有功功率P一定時(shí)，如減少無功功率Q，則功率因數(shù)便能夠提高。

2.1、異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長(zhǎng)期低負(fù)載運(yùn)行;防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。

2.2、 供電電壓超出規(guī)定范圍會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響。當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，功率因數(shù)有所提高，供電電壓降低會(huì)影響設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

2.3、電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。

2.4、以上論述了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此必須要使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。

3、 低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

提高功率因數(shù)的主要方法是采用低壓無功補(bǔ)償技術(shù)，我們通常采用的方法主要有三種：隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。

3.1、隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接與電機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主，隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等。

3.2、隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。對(duì)于輕負(fù)載的配變而言，這部分損耗占比很大，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加。

隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功，無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補(bǔ)償無功最有效的手段之一。

3.3、 跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kv母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式，補(bǔ)償效果好。跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量小，比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對(duì)延長(zhǎng)、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對(duì)較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。

4、無功功率補(bǔ)償容量的選擇方法

無功補(bǔ)償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時(shí)，補(bǔ)償容量的選擇分單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇和多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇。

4.1、單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇的幾種方法：

（1）、美國(guó)資料推薦：Qc=（1/3）Pe [額定容量的1/3]

將電容器裝在箱內(nèi)，至于電動(dòng)機(jī)附近，對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)就地補(bǔ)償。

就地補(bǔ)償電容器容量表

Y系列380伏三相異步電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償電容器容量kvar

4.2、多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇

多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇是根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)來確定。

（1）對(duì)已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：Qe=KmKj（tgφ1-tgφ2）/Tm

式中：Km為最大負(fù)荷月時(shí)有功功率消耗量，由有功電能表讀得;Kj為補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時(shí)數(shù);tgφ1、tgφ2意義同前，tgφ1由有功和無功電能表讀數(shù)求得。

（2）對(duì)處于設(shè)計(jì)階段的企業(yè)，無功補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：Qc=KnPn（tgφ1-tgφ2）式中Kn為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.7～0.75;Pn為企業(yè)有功功率之和;tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊(cè)近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。

5、無功補(bǔ)償?shù)男б?/p>

5.1、節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開支。國(guó)家電價(jià)制度中，對(duì)不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費(fèi)，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費(fèi)。

5.2、提高設(shè)備的利用率。在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負(fù)荷電流減少，因此向負(fù)荷傳送功率增加了功率儲(chǔ)備;如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無功電流的減少，使系統(tǒng)不致于過載運(yùn)行;對(duì)尚處于設(shè)計(jì)階段的新建企業(yè)來說則能降低設(shè)備容量，減少投資費(fèi)用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補(bǔ)償不但減少初次投資費(fèi)用，而且減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。

5.3、降低系統(tǒng)的能耗

補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時(shí)，有功損耗將降低20%～45%。

5.4、改善電壓質(zhì)量。若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。因此，無功補(bǔ)償能改善電壓質(zhì)量，調(diào)壓只是一個(gè)輔助作用。

5.5、三相異步電動(dòng)機(jī)通過就地補(bǔ)償后，電流下降，功率因數(shù)的提高，增加了變壓器的容量，以新泰市檸檬酸廠為例;該廠為35KV直接降壓400V 的配電系統(tǒng)，總裝機(jī)容量為1500KW，由三臺(tái)1000KVA變壓器并列運(yùn)行。該廠采用了配電室集中補(bǔ)償和電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償方式。在發(fā)酵車間6臺(tái)65KW和4臺(tái)132KW的電機(jī)，5臺(tái)130KW的空壓機(jī)，3臺(tái)50KW的潛水泵分別裝設(shè)了電容器組，隨著電動(dòng)機(jī)啟、停而投入，切除;在配電室裝設(shè)了電容器自動(dòng)控制屏，十分有效地提高了功率因數(shù)降低了無功損耗，和一部分線損，使企業(yè)獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

以上可見，提高電網(wǎng)功率因數(shù)對(duì)企業(yè)和社會(huì)有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此，做為企業(yè)來說應(yīng)盡可能的提高功率因數(shù)來節(jié)約電能，降低損耗，以提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈世銳，《電工學(xué)》中央理工大學(xué)，中央廣播電視大學(xué)出版社