無功就地補償節電技術的應用研究

（國網福建長汀縣供電有限公司，福建 龍巖 366300）

無功就地補償節電技術的應用研究

張延華

（國網福建長汀縣供電有限公司，福建 龍巖 366300）

隨著時代的進步和社會經濟的發展，能源浪費問題卻日趨嚴峻，經濟發展和資源環境之間存在著日趨尖銳的矛盾，對節能減排工作提出更高的要求，在電力能源方面，電力資源的節約是當今尤為突出的工作，下面簡要分析了無功就地補償節電技術在節約電力資源應用。

無功就地補償；節電技術；應用

1 前言

無功功率的產生基本上不消耗能源，但是，無功功率沿電力網傳送卻要引起有功功率損耗和電壓損耗。所謂提高功率因數，不是指給負載，而是指給負載供電的電力系統提高功率因數。具體來講，無功補償指的是利用電容器產生的超前無功電流和電感性負荷產生的滯后無功電流相互補償。如果把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量，能量在兩種負荷之間互相交換。這樣，感性負荷所吸收的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償。

2 問題研究

2014年某供電局對五家有代表性的工業用戶（用電設備在50kW以上）進行了節電測試和節能診斷，測試內容包括運行電壓、運行電流以及有功功率、無功功率和視在功率等進行了分析和研究，同時，對用電設備的運行溫度進行了監測。結合測量數據，對用電設備運行工況也進行了現場調查，進行了節能診斷。

根據相關的統計資料表明，在企業電網中循環的無功功率，可以達到有功功率的65%以上，因此，在環流無功功率的過程中，就會導致極大的有功損耗。我們知道，接在電網中的許多用電設備是根據電磁感應原理工作的。例如，通過磁場，變壓器才能改變電壓并且將能量送出去，電動機才能轉動并帶動機械負荷。磁場所具有的磁場能是由電源供給的，電動機和變壓器在能量轉換過程中建立交變磁場。在一定的有功功率下，當用電企業cosθ越小，則所需要的無功功率越大，其視在功率也越大。為滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量也越大。

針對以上情況，首先通常將自然補償法給應用過來，對電動機容量合理選擇，這樣電動機無功消耗就可以得到降低，避免有大馬拉小車問題的出現；不允許出現電機或者設備的空載運行；對變壓器合理配置，并且對變壓器容量合理選擇；對生產班次進行調整，促使用電負荷得到均衡，實現用電負荷率得到提升的目的。

3 無功的危害

企業的用電設備大部分都是感性負載，0.6～0.7之間往往是設備的功率因數，對于供電系統來講，這樣的功率因數是較低的。在工作的過程中，用電設備有著越低的功率因數，那么就需要越大的無功功率和無功電流。

具體來講，無功功率和無功電流會造成這些危害：增大系統的總電流，那么就會增大系統中元件的容量，如變壓器、電氣設備、導線等，在較大程度上增加投資費用。如果輸送的有功功率是相同的，那么就會大大的增加設備和供電線路的損耗，越低的功率因數，就會造成越大的損耗。還會增大線路以及變壓器的電壓損失，增加了調壓的難度，降低電壓，如果情況較為嚴重，還會影響到設備的正常啟動。供電公司在電費結算過程中，非常重要的一個經濟指標就是功率因數，除電網有特殊要求的用戶外：100kVA及以上高壓供電的用戶功率因數為0.90以上。如：高壓供電的用戶功率因數在0.9以下，那么就會對功率因數調整電費進行加收；如果在0.9以上，就會給予一定的獎勵。

4 補償無功功率的原理

圖1

電力系統中的負載，大部分是感性的。因此總電流I將滯后于電壓一個角度θ。如果將并聯電容器與負載并聯（補償原理如圖1所示），則電容器的電流IC將抵消一部分電感電流，從而使電感電流IL減小到IL′,總電流從I減小到I′，功率因數將由cosθ提高到cosθ′，這就是并聯補償的原理。

5 提高功率因數補償容量計算

在有功功率已經確定的條件下將功率因數由cosθ1從提高到規定的數值cosθ2需補償的無功功率QC，根據功率補償圖中功率之間的向量關系，可求出無功補償容量QC為：

Qc=Ptgθ1-Ptgθ2=P（tgθ1-tgθ2）（kvar）或

式中：P——最大負荷月的平均有功功率，kW；

tgθ1、tgθ2——補償前后功率因數角的切值；

cosθ1、cosθ2——補償前后功率因數值。

補償的電容值為：

式中：f——電流頻率（HZ），工頻時為50HZ；

U——電源電壓（V）；

C——并聯電容量（μF）。

為了正確地選擇補償電容器，首先應了解補償前的平均功率因數，然后再考慮是否需補償，對已投產的一年以上的工廠來說，可根據過去一年的電能消耗來計算補償前的平均功率因數，即

式中：Ppj——年平均有功負荷（kW）

Qpj——年平均無功負荷（kvar）

Wn——年有功電度（kW·h）

Vn——年無功電度（kvar·h）

8760——全年的小時數365*24小時

Wn和Vn均可由工廠過去一年的電能消耗量（用電量）記錄資料查得，也可根據無功電度和有功電度的比率查“比率與功率因數對照表”直接查到補償前的平均功率因數cosθ。

求得平均功率因數后，需補償的電容器容量Qc為：

Qc=P（tgθ1-tgθ2）

按經驗上式可變為

Qc=P（tgθ1- tgθ2）= αPpj△Qc

式中：α——負荷系數，經驗上取0.7～0.8

△Qc——每千瓦有功功率所需補償的電容器的無功容量（kvar/kW）

△Qc可發根據補償前的平均功率因數cosθ1和補償后的功率因數cosθ2從表“比率與功率因數對照表”中查得，并取比率值之差就可得到。

結語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著時代的進步和社會經濟的發展，傳統的無功補償在實踐過程中逐漸暴露出來了一系列的問題，除電網需進行無功補償外，用戶端也需要充分應用無功就地補償節電技術。

[1]趙曰營．無功就地補償節電技術的應用[J]．山東煤炭科技，2011，02（04）：123-125．

[2]肖桂川．無功就地補償在磚廠的應用[J]．廣西節能，2002,02（01）：44-46．

TM32

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