電容器在配電網中的作用

摘 要：目前，隨著經濟的發展，對提高電網的功率因數及設備的利用率提出更高的要求，因此，適當調整用電設備的無功補償，需最大限度地減少線路傳輸的無功功率，從而減少線路的有功損耗。文中從電容器的無功補償入手，分析了無功補償提高功率因數的作用、無功補償的方法以及補償后取得的經濟效益。

關鍵詞：低壓電容器；補償作用；補償效果

中圖分類號：F426.61 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 18-0000-01

無功補償，在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用，無功補償可以降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理地選擇補償裝置，可以做到最大限度地減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。

一、無功功率的形成

交流電在通過純電阻的時候，電能都轉成了熱能，而在通過純容性或者純感性負載的時候，并不做功，也就是說沒有消耗電能，即為無功功率，當然實際負載，不可能為純容性負載或者純感性負載，一般都是混合性負載，這樣電流在通過它們的時候，就有部分電能不做功，就是無功功率，此時的功率因數小于1，為了提高電能的利用率，就要進行無功補償。

二、采用無功補償提高功率因數的作用

第一，提高供電設備的利用率。在供電設備視在功率S一定的情況下，功率因數COSΦ越大，該供電設備可以帶更多的有功負載（P=S*COSΦ）。

第二，提高輸電效率。當有功負載（P）一定時，因為（P=UI*COSΦ），電壓U不變化，COSΦ越大，則電流I越小，電流I在線路中的損耗就越小。

第三，改善供電質量。電流I越小，線路中電壓損耗就越小，線路末端電壓就可以得到更好的保證。

第四，提高輸電安全性。電流I小，線路發熱降低，提高輸電線路的安全性。

三、補償容量的選擇

對于用量最多的每分鐘1500轉和3000轉的電機用額定容量（kW）30%士0.5（kvar）的估算方法，可迅速簡便地求出所需補償電容的容量。以30kW電機為標準，如果電機容量小于30kW的每臺增加0.5kvar。容量大于30kW的每臺就減少0.5kvar。

一般農村配電網中的電容容量的速算法：

電動機：隨機補償——Qc=（0.95-0.98）√3IoUn

Io——電動機的勵磁電流；Un——電動機的額定電壓。

對于排灌用普通電動機：隨機補償——Qc=（0.5-0.6）Pn

Pn——排灌電動機額定有功功率。

四、配電網無功補償的一般方法

低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償和跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。

第一，隨機補償。隨機補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行（如大中型異步電動機）的無功消耗，以補勵磁無功為主。此種方式可較好地限制農網無功峰荷。

隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，不會造成無功倒送，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。

第二，隨器補償。隨器補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器二次側，以無功補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農網無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利于電費的同網同價。

隨器補償的優點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。

第三，跟蹤補償。跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kV母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配電用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

跟蹤補償的優點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。

五、補償后的經濟效益

從補償后效果來看，補償后動力電流可以下降1/3以上，有些甚至能下降50%，臺區線損基本上可以降低2-4個百分點，可以起到較好的降損效果。

在電網中，線路或變壓器的可變功率損耗為：

P=I2R×10-3

假設一臺50kVA變壓器，主要負荷為5臺7.5kW三相異步電動機，月供電量20000kwh，線損為7.2%，經過無功補償原功率因數cosΦ1=0.7，提高到cosΦ2=0.9。

提高負荷的功率因數與降低線損的關系為：

△P%=[1-（cosΦ21/cosΦ22）]×100%

式中

cosΦ1——負荷原功率因數，cosΦ2——補償后的功率因數

可變損耗降低：

△P%=[1-（cosΦ21/cosΦ22）]×100%

=[1-（0.49/0.81）]×100%=39.51%

月損耗電量：7.2%×20000=1440kwh

月總損耗降低電量：39.51%×1440=569kwh

按動力電價0.63元/千瓦時計算，月節省電費：

0.63×569=358.47元。

電容器是電力系統的重要組成部分，其重要性直接影響著線路損耗及用電設備的利用效率，補償無功后可以提高電壓、降低線損、減少電費支出、節約能源、增加電網有功容量傳輸、提高設備的使用效率、減小電網改造和設備投資，這不僅是用戶的需求，也是供電企業自身發展的需要。

[作者簡介]孫徐（1981.01-），男，國網冀北遵化市供電公司，人力資源部，初級職稱，本科，研究方向：電力。