淺談低壓電網的無功補償

張堅

摘 要：在供電過程中，用戶功率因數的高低，直接關系到電力網中的功率損耗和電能損耗，關系到供電線路的電壓損失和電壓波動及節約電能和整個供電區域的供電質量。本文分析了提高功率因數對于節約電能，降低損耗，提高輸配電設備的供電能力方面的數量關系，介紹了影響電網功率因數的主要因素以及低壓無功補償的方法、作用等。結合應用實例說明采用無功補償技術，提高低壓電網和用電設備的功率因數，已成為節電工作的一項重要措施。

關鍵詞：功率因數 無功補償 節約電能 供電質量

引 言

功率因數是指電力網中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分數。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。對于全國廣大供電企業、特別是對現階段全國性的一些改造后的農村電網來說，若能有效地搞好低壓補償，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，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費。其社會效益及經濟效益都會是非常顯著的。

一、影響功率因數的主要因素

（一）、異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備;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無功功率增加值兩部分所組成的。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態。

（二）、供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響;當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。

（三）、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;

二、低壓電網的無功補償

（一）、無功補償的意義。1、補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。2、減少發、供電設備的設計容量，減少投資。3、降低線損。提高功率因數后，線損率也下降了.減少設計容量，減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業的經濟效益.所以，功率因數是考核經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。

（二）、無功補償的方式。1、就地補償。對于大型電機或者大功率用電設備宜裝設就地補償裝置。就地補償是最經濟、最簡單以及最見效的補償方式。在就地補償方式中，把電容器直接接在用電設備上，中間只加串熔斷器保護，用電設備投入時電容器跟著一起投入，切除時一塊切除，實現了最方便的無功自動補償，切除時用電設備的線圈就是電容器的放電線圈。

2、分散補償。當各用戶終端距主變較遠時，宜在供電末端裝設分散補償裝置，結合用戶端的低壓補償，可以使線損大大降低，同時可以兼顧提升末端電壓的作用。

3、集中補償。變電站內的無功補償，主要是補償主變對無功容量的需求，結合考慮供電壓區內的無功潮流及配電線路和用戶的無功補償水平來確定無功補償容量。35KV變電站一般按主變容量的10%-15%來確定;110KV變電站可按15%-20%來確定。

（三）、無功補償的方法。

1、隨機補償。隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償磁無功為主，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，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、事故率低等特點。

2、隨器補償。隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以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。

隨器補償的優點是：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，是目前補償無功最有效的手段之一。

3、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以上的專用配變用戶，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。

（四）、無功補償的效益

在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。

1、節省企業電費開支。提高功率因數對企業的直接經濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發，對不同企業的功率因數規定了要求達到的不同數值，低于規定的數值，需要多收電費，高于規定數值，可相應地減少電費。可見，提高功率因數對企業有著重要的經濟意義。2、提高設備的利用率。對于原有供電設備來講，在同樣有功功率下，因功率因數的提高，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經過的變壓器、開關和導線等供配電設備都增加了功率儲備，從而滿足了負荷增長的需要;如果原網絡已趨于過載，由于功率因數的提高，輸送無功電流的減少，使系統不致于過載運行，從而發揮原有設備的潛力;對尚處于設計階段的新建企業來說則能降低設備容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。3、降低系統的能耗。4、改善電壓質量。5、三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數的提高，從而增加了變壓器的容量。

三、結論

通過上面的分析可以看出，無功補償已成為保持電力系統無功功率平衡、降低網損、提高供電質量的一種重要措施，無功補償已被廣泛應用于各電壓等級電網中。合理選擇無功補償，能夠有效地維持系統的電壓水平，提高電壓穩定性，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網損，減少發電費用，提高設備利用率，無功無功補償對電網的安全、優質、經濟運行具有重要作用。

參考文獻

[1] 沈翃，趙素英，電工電子應用基礎，化學工業出版社，2006年2月。

[2] 常大軍， 常緒濱，低壓電工上崗讀本，人民郵電出版社，2006年3月。

[3] 呂千，陳淑芳，馬風蘭，進網作業電工培訓教材，遼寧科學科技出版社，1992年12月。