馮艷彬

【摘 要】隨著電網負荷的加大，線路損耗增大，合理利用無功補償裝置能起到降低線損，改善電網電壓質量、增加效益的作用。本文從電網中無功功率的產生、電網電能的損耗原理、無功補償的原理、無功補償與節(jié)能降耗的理論關系、無功補償的補償方式及其優(yōu)缺點、無功補償裝置工作原理、投入無功補償裝置前后電網參數的變化等幾個方面入手，重點介紹了我公司投入無功補償裝置后，起到的節(jié)能降耗的作用。

【關鍵詞】無功補償裝置；節(jié)能降耗

0.序言

隨著公司順利開車、高負荷運行，設備投入率顯著增大，用電量大幅增加，由此帶來的供電線路損耗增大。而電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率，而在此過程中將在輸電線路上產生電能損耗，因此通過合理的無功補償，可以減少線路和變壓器輸送的無功功率，起到降低電能損耗、增加效益的作用，同時能夠改善電能質量，提高設備的利用率。

1.無功補償與節(jié)能降耗的關系

所謂無功補償，就是借助無功補償設備向電網中提供必要的無功功率，達到提高電網的功率因數，降低能耗，改善電壓質量的目的。

（1）電網中無功功率的產生及重要性。電網在運行時，電源供給的無功功率是電能轉換為其他形式能源的前提，它是電能進行輸送、轉換的必要條件。沒有它，變壓器就不能改變電壓、輸送電能；沒有它，電動機的旋轉磁場就不能建立，電動機就無法轉動，因此電網中的無功功率是必不可少的。

（2）電力輸送過程中的電能損耗。電網中的電能損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗兩部分，為線路和變壓器電能損耗之和。而通常所說的電能損耗指的是有功功率損耗。對于輸電線路，無論是架空線路還是電力電纜，本身都存在電阻，當有電流流過時就會產生有功功率損耗；而對于變壓器，有功功率損耗包括與負荷有關的電阻損耗和空載損耗（鐵芯損耗）。

因此，合理利用無功補償裝置對負荷進行無功功率的補償，提高電網的功率因數，可以減少電網提供的無功功率，從而減少由于無功功率在輸配電網絡的傳輸過程中造成的能量損耗和電壓降落，既提高了電壓質量，又減少了電能損耗。

2.無功補償的方式及特點

無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓就地無功補償、低壓集中、分組無功補償、中壓集中無功補償。

下面簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優(yōu)缺點。

低壓就地無功補償：根據具體用電設備無功的產生量將單臺或多臺低壓電容器組與用電設備并連，通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機吸收電感性設備的無功能量，轉換成有功能量反送回電感設備。

低壓就地補償的優(yōu)點是：

（1）從源頭上轉化了無功能量，能夠減少大量的線路損耗能量，提高配變利用率，降低了視在功率。

（2）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。

（3）具有單個設備、占位小、安裝容易，真實有效的減少大量的視在功率，節(jié)電（節(jié)能）效果顯著的優(yōu)點。

缺點是：

（1）一次性投資金額較大。

（2）是負荷的變化補償量也要跟隨改變，對自動補償控制器的響應要求高，而且要精確補償的話補償電容就不能容量過高，造成加一組就過補償，減一組又不夠現象。

（3）不容易測量單機節(jié)電效果，只有所在變壓器系統(tǒng)內的所有感性設備都加裝低壓就地無功補償，才能夠真實的測量到節(jié)電效果。

低壓集中、分組無功補償：將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節(jié)。

低壓集中、分組補償無功的優(yōu)點：

低壓集中、分組補償，僅能補償無功能量對變壓器的“渦流效應”

引起的配變利用率過低，在一定程度上提高配變利用率；同時對無功能量起到阻隔作用，防止無功能量闖入上一級電網造成電壓的波動，降低網損。低壓集中、分組補償對企業(yè)而言社會意義遠大于經濟利益，具有一定的的經濟性，是目前大對數企業(yè)無功補償中常用的手段之一。

缺點是：

低壓集中無功補償，對于企業(yè)投資大而收益少，主要起到的是對低壓側無功的阻隔作用，對上游電網的貢獻大，社會效益大于企業(yè)節(jié)約電費的收益非常有限。

中壓集中無功補償：

將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV中壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數，對無功能量起到阻隔作用，防止無功能量闖入上一級電網造成電壓的波動，降低網損，保護上游電網。同時便于運行維護，社會效益重大。

3.公司70%負荷用電情況

隨著全廠工藝高負荷運行，電氣設備投入率增大，用電量顯著增加，現將各6kV母線段負荷情況總結如下：

各母線段功率因數普遍低于0.90，無功功率約占有功功率的55%—90%，大量無功功率的輸送勢必要增加電能損耗。因此通過無功補償裝置調節(jié)無功功率的輸入，能夠起到節(jié)能降耗，增加效益的作用。

4.無功補償裝置

我廠無功補償裝置采用中壓集中補償方式，分別于#1站、#3站、#4站、MTP、PP6kV母線段上對各負荷無功功率進行補償。

每套電容器的主要設備：限流熔斷器+真空接觸器、串聯干式電抗器、并聯電容器組（含保護用外部熔斷器）、放電線圈、接地開關、氧化鋅避雷器及微機保護、控制、信號和電測量用一次及二次設備等。裝置設有手動和自動投切方式，手動投切由用戶根據系統(tǒng)的無功需要進行投入和切除，自動投切按用戶要求采用施奈德專用控制器NRC12根據所接母線上功率因數及母線電壓實現自動投切。

5.無功補償的效益

在全廠70%負荷下投入無功補償后電流、視在功率、功率因數（目標功率因數設置為0.95左右）的變化，由于輸電線路較短、線路阻抗較小，因此線路電壓損失較小，無功補償前后母線電壓無變化。但是功率因數的提高，負荷電流的減小，視在功率的減小，提高了設備的利用率，同時由于電網輸送的無功功率減小，必然使線路上的損耗減少。

（1）投入無功補償后提高了設備的利用率。對于原有供電設備來說，在同樣的有功功率下，因功率因數提高了，負荷電流減小了，所以所需輸送電能的變壓器容量減小。以#4站6kV一段、二段負荷為例，從表三可知，在無功補償裝置補償前，一、二段視在功率之和為20860kVA， #4站35kV #1、#2變壓器額定容量為20000kVA，且互為備用，當一臺變壓器不能正常使用時，另一臺變壓器則不能滿足容量要求，將影響正常生產。而在投入無功補償裝置后，一、二段視在功率之和為19637kVA，單臺變壓器就能滿足容量要求，相當于提高了變壓器容量，提高了設備的利用率，為安全、穩(wěn)定生產提供了保證。

我廠負荷為從網控35kV盤柜經35kV電纜后由35/6kV變壓器送入各母線段，因此將變壓器低壓側電流換算到高壓側，再通過公式（6）、（7）及我廠輸電電纜參數，可以計算出我廠全年（運行300天）電能損耗節(jié)約情況：

經過無功補償后線路有功功率損耗減小6.691kw，全年電能損耗減小48188kwh，為公司降低生產成本、增加效益起到了一定的作用。

6.結論

綜上所述，科學合理的應用無功補償技術，對我廠負荷中的無功功率進行補償后，一方面由于負荷電流的減小，間接的增加了變壓器的容量，提高了設備的利用率，為公司安全生產提供了保證，同時由于負荷電流的較小，降低了用電設備的發(fā)熱量，延長了用電設備的使用壽命；另一方面，由于電網中輸送的無功功率的減少，負荷電流的減小，直接降低了輸電線路的電能損耗，為公司降低生產成本、增加效益做出了貢獻。 [科]