胡月（大慶油田電力集團供電公司鐵人工區(qū)變電所）

無功補償在遠距離供電節(jié)能降耗中的作用

胡月（大慶油田電力集團供電公司鐵人工區(qū)變電所）

在遠距離供電工程中，無功功率造成的損耗是一個非常棘手的問題，采取相應的無功補償技術可以有效降低功率損耗，常用的無功補償技術可分為集中補償、分組補償和就地補償三種。計算表明，在變壓器、電動機等感性設備中，采用無功補償技術改造前后有功功率負載損耗降低15%～25%，這對于一個小型企業(yè)而言，意味著每年數(shù)十萬的電能成本節(jié)約。可見，無功補償對遠距離供電節(jié)能降耗起著重要作用。

遠距離供電節(jié)能降耗無功補償

無功功率的存在使電網(wǎng)的損耗加大，對無功功率的傳輸也加重了電網(wǎng)的負荷，從而導致系統(tǒng)電壓下降，所以需要對產(chǎn)生無功功率的系統(tǒng)區(qū)域采取就近補償措施以降低后期傳輸?shù)膿p耗[1]。

1 無功補償技術

無功補償?shù)幕驹硎侨菪怨β守摵膳c感性功率負荷的相互交換，即由容性功率負荷輸出的無功功率（QC）來平衡由感性功率負荷產(chǎn)生的無功功率（QL），當兩種無功功率值相等（理想情況）時，電網(wǎng)中就只傳輸相應的有功功率P。

圖1 無功補償示意圖

如圖1所示，S1表示補償前的視在功率，S2表示補償后的視在功率，Q1表示補償前的無功功率，Q2表示補償后的無功功率，P表示有功功率，?1表示補償前的功率因數(shù)角，?2表示補償后的功率因數(shù)角?？梢钥闯?，在公共功率P一定的前提下，進行無功功率補償以后（設容性補償功率QC=Q2-Q1），功率因數(shù)角由?1減小到了?2，其cos值增大，從而提高了有功功率因數(shù)，實現(xiàn)了無功功率的降低和有功功率的提高。在遠距離傳輸工程中，這將大幅降低電能的損耗。

無功補償技術分為集中補償、分組補償和就地補償三種補償方式。

集中補償技術主要是在配電所集中安裝電容器組，對系統(tǒng)前端進行補償。這種補償技術能夠滿足供電部門在總體上對整個并網(wǎng)功率因數(shù)的要求；就地補償包括隨機補償、隨器補償和跟蹤補償，這種補償技術能夠做到實時的分類補償，針對性很強；分組補償是上述兩種補償?shù)恼壑蟹绞剑歉鶕?jù)建筑群落的實際功能進行分區(qū)，如居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、工廠廠區(qū)等，在用電量較大、無功功率出現(xiàn)較多的區(qū)域進行更多的補償。三種補償技術各有優(yōu)缺點，應根據(jù)具體情況進行應用[2]。

2 應用實例分析

2.1變電站的無功補償

某變電站為110 kV標準變電站，其使用的是1臺80 MVA的變壓器。10 kV一側有功功率為15 MW，無功功率為7 Mvar。因為前期工程沒有進行無功補償，10 kV一側的功率因數(shù)較低，為0.906。為了節(jié)約電能，提高功率因數(shù)，采取了相應的無功補償措施，裝設一組5000 kvar電容器組。由此可以根據(jù)圖1計算無功補償后的功率因數(shù)為：

由Q1=7000 kvar、Qc=5000 kvar，P=15 000 kW可得功率因數(shù)cos?2=0.991，可見，相應的功率因數(shù)增加了約0.085，這使長距離傳輸過程中的有功負載損耗得到了降低：

由公式（2）可以得出有功負載損耗約降低16.42%。

綜上所述，投入一組5000 kvar的電容器進行無功補償后，功率因數(shù)提高了約8.5%，相應地有功負載損耗降低了16.42%，這可為遠距離供電節(jié)約相當大的成本。

2.210 kV線路的無功補償

西部某供電所為10 kV，其早期建設中忽略了無功功率的補償，其有功功率為800 kW，無功功率為500 kvar，則相應的功率因數(shù)僅為0.848。為了實現(xiàn)供電工程的節(jié)能降耗，將功率因數(shù)提高到0.95以上，則相應的電容器無功補償量可以通過下式得出：

將相應數(shù)值帶入公式（3）中，得到無功補償容量約為237 kvar，由公式（2）得到有功負載損耗降低率為20.32%，降低了遠距離傳輸供電過程中的電能損耗。

2.3配電變壓器的無功補償

某供電部配電變壓器的容量為350 kVA，有功功率負荷為200 kW，功率因數(shù)為0.85。如果將功率因數(shù)提高到0.95左右，則由公式（2）、（3）計算得到加裝的電容器補償容量為58 kVA，有功負載損耗降低率為19.94%。

2.4電動機的無功補償

有時，無功補償可能不是集中的而是針對某一個區(qū)域的就地補償。某工廠車間擁有20臺380 V、150 kW的三相異步電動機，功率因數(shù)僅為0.75。

由前述公式可知，如果將功率因數(shù)由0.75提升到0.95，則相應的電容器補償量應為55 kVA，而由此帶來的有功負載損耗降低約37.67%。假設電動機每天的工作時間是12 h，則20臺380 V、150 kW的三相異步電動機的用電量為36 000 kWh。假設380 V配電系統(tǒng)的有功負載損耗為12%，則每天損耗電量4320 kWh，而每年損耗的電量達157.68×104kWh。如果按照工廠用電0.6元/kWh的單價計算[3]，每年消耗的成本將達到94.6萬元。而采用無功補償技術后有功負載損耗37.67%計算，則每年節(jié)約成本將達35.6萬元。

3 結束語

在遠距離供電傳輸過程中，在配電網(wǎng)中應用無功補償裝置能夠有效提高功率因數(shù)，從而降低電能的不必要損耗。鑒于我國配電網(wǎng)絡規(guī)模巨大，地域性跨度明顯，采用無功補償技術能夠起到最大限度的節(jié)能降耗作用，是一項值得推廣和發(fā)展的節(jié)能技術。

[1]李小龍.無功補償對遠距離供電節(jié)能降耗的分析[J].能源與節(jié)能,2013（4）:44-46.

[2]陸安定.功率因數(shù)與無功補償[M].上海:上?？茖W普及出版社,2004:89-91.

[3]劉世林.從節(jié)能降耗談供配電系統(tǒng)無功功率因數(shù)補償[J].新疆有色金屬,2008（2）:50-52.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.018

2014-10-26）

胡月，2011年畢業(yè)于黑龍江大學電子工程學院（電子信息科學與技術專業(yè)），從事變電檢修工作，E-mail：47332062@qq.com，地址：黑龍江省大慶市薩爾圖區(qū)鐵人二村電力集團供電公司鐵人工區(qū)變電檢修二隊，163000。