■ 樂山金石黃丹水電有限公司 王成章

引言

2006年7月我公司焦化廠低壓無功補償屏柜出現(xiàn)故障，其無功補償配電屏內的接觸器（此接觸器帶有抑制涌流裝置，能有效地減少合閘涌流對電容器的沖擊）、熔斷保險、二次控制線全部燒壞。因我公司焦化廠為新建，投運才幾個月，檢修維護技術力量相對薄弱，為盡快恢復無功補償，公司安排黃電電廠檢修車間支持焦化廠，我有幸參加了此次搶修。下面我將參加此次檢修所學到的無功補償?shù)脑怼o功補償?shù)淖饔?，無功補償?shù)姆绞竭x擇及無功補償?shù)娜萘看_定同大家分享。

1.為什么要進行無功補償

電力系統(tǒng)中常見的用電設備如異步電動機、變壓器等大部分屬于感性負荷，在運行過程中需要向這些設備提供相應的無功功率。如果由發(fā)電企業(yè)直接向用戶提供所需的大量無功功率，會導致輸電線路及變壓器因輸送大量無功功率而造成大量的電能損耗，這是不經(jīng)濟的。為了最大限度地減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配置應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。

2.無功補償?shù)幕驹?/h2>

無功補償技術中主要包括視在功率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)及它們之間的相互關系和提高功率因數(shù)的辦法。

2.1視在功率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)及其之間的關系

視在功率是指交流電源(發(fā)電機或變壓器)的額定容量,它包括負載的有功功率和無功功率，常用單位為KVA。有功功率是指設備做功和發(fā)熱用掉的那部分功率,常用單位KW。無功功率是按電磁感應原理工作的某個交流供用電設備和交流電源之間的能量交換,這種能量互換的最大值稱為無功功率，常用單位kvar。有功功率、無功功率、視在功率它們之間的關系（見下圖）:S2=P2+Q2即:S=VP2+Q2。功率因數(shù)就是有功功率P和視在功率S的比值,既:COSφ=P/S ，從式中可知當S一定時，COSφ增大有功功率P就增加,COSφ減小有功功率P就減小,由于COSφ能夠反應出交流電源發(fā)出的功率(S)的利用效率,所以我們把COSφ稱為功率因數(shù)。

上圖1中：

S—為視在功率

P—為有功功率

Q—為無功功率

φ--為功率因數(shù)角

2.2 提高功率因數(shù)的辦法

提高功率因數(shù)的方法常用的是補償法,低壓配電系統(tǒng)中常用并聯(lián)電力電容器的辦法來補償用電設備需要的無功功率,這就稱為電容無功補償法。

采用并聯(lián)電容器進行無功補償?shù)幕驹?，可用R、L、C交流電路及相量圖表示，如圖2所示。

圖2中 U—電壓相量；IR—電阻性電流相量；

IL—感性電流相量；IC—容性電流相量；

I1—未并聯(lián)電容器時電路中總電流；

I2—并聯(lián)電容器后電路中的總電流；

Φ1—未并聯(lián)電容器時I1與U的相位角；

Φ2—并聯(lián)電容器后I2與U的相位角。

從圖2中可知，未并聯(lián)電容器前總電流：I1＝IR+IL

并聯(lián)電容器后，電路中的總電流為：I2=I1+IC=IR+IL+IC

其有效值為：

通常我們用相位超前90°的容性無功電流抵消一部分相位滯后90°的感性無功電流，或者說補償一部分無功電流（也就是說使IL﹥IC）。從向量圖中可見，并聯(lián)電容器以后，功率因數(shù)角Φ2比補償前的功率因數(shù)角Φ1減小了，功率因數(shù)COSφ就增大了。但并不改變感性功率負載的有功功率。只是得到同樣的有功功率所需的視在功率減少了。

3.無功補償?shù)淖饔?/h2>

3.1提高功率因數(shù)

3.2提高設備供電能力，從而可減小設備容量，節(jié)省投資

由P＝S·cosφ可看出，當設備的視在功率S一定時，如果功率因數(shù)cosφ提高，式中的P也隨之增大，電氣設備的有功出力也就提高了，這樣設計時就可減少設備容量。

3.3降低電網(wǎng)中的功率損耗和電能損失

由公式I＝P/(U·cosφ)可知當有功功率P為定值時，負荷電流I與cosφ成反比，安裝無功補償裝置后，功率因數(shù)提高，使線路中的電流I減小，從而使功率損耗ΔP降低：ΔP＝I2R，降低電網(wǎng)中的功率損耗是安裝無功補償設備的主要目的。

3.4改善電能質量，減少線路電壓損失ΔU

在線路中電壓損失ΔU的計算公式如下：

ΔU＝（PR+QXL）/ Ue

式中ΔU—線路中的電壓損失 Kv P—有功功率MW

Q—無功功率Mvar Ue—額定電壓kV

R—線路總電阻Ω XL——線路感抗Ω

由上式可見，當線路中的無功功率Q減少以后，電壓損失ΔU也就減少了。

3.5減少用戶電費開支，降低生產成本

可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰，可以減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。

4.無功補償方式的選擇

理論上而言,無功補償最好的方式是哪里需要無功,就在哪里補償,整個系統(tǒng)將沒有無功電流的流動。但在實際電網(wǎng)當中這是不可能做到的。因為無論是變壓器、輸電線路還是各種負載,均會需要無功。所以實際電網(wǎng)當中就補償裝置的安裝位置而言有如下幾種補償方式:

① 在變電所母線集中安裝并聯(lián)電容器組；

② 在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容器組；

③ 在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；

④ 在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。

對于低壓配電系統(tǒng)中的無功補償,通常采用在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器。我公司焦化廠即采用這種無功補償方式，在配電變壓器的低壓側利用無功功率自動補償控制器,隨著負荷的變化,根據(jù)測得的功率因數(shù)自動地投入或切除電容器的部分或全部容量。

5.無功補償容量的確定

這里只介紹在配電變壓器低壓側安裝并聯(lián)補償電容器的補償方式，因為我公司焦化廠采用了這種無功補償方式，其它的不再介紹。

對在配電變壓器低壓側進行無功補償?shù)?，可按配電變壓器容量確定補償容量?？紤]如下原則：在輕負荷時，防止向10kV配電網(wǎng)倒送無功，取得最大的節(jié)能效果，根據(jù)配變容量按下式計算：

QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)

Sn——配電變容量kVA

但在補償中應注意兩點：①在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。②功率因數(shù)越高，每千乏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補償。

結語：本文對為什么要進行無功補償，無功補償?shù)淖饔?，無功補償?shù)姆绞竭x擇和無功補償容量的確定作了探討。在實際應用中，要根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)的情況及用戶的需要，具體問題具體分析,使無功補償獲得良好的經(jīng)濟效益。

1. 馬懷心.進網(wǎng)作業(yè)電工培訓教程—高壓電工分冊.成都：電子科技大學出版社，2003.57—80

2. 戴曉亮.無功補償技術在配電網(wǎng)中的應用. 電網(wǎng)技術.