祁衛(wèi)

摘要：電力行業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展具有重大意義，現(xiàn)代國民用電行為中，功率因數(shù)低、設(shè)備利用度差導(dǎo)致成本過高的狀況十分常見，對低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行必要的無功補償是借鑒這一弊端的主要方法。一般借助并聯(lián)但容器進(jìn)行處理，若補償容量無法保證匹配效果，需要借助晶閘管進(jìn)行控制，實現(xiàn)電容器的分組處理。無功補償對低壓配電系統(tǒng)的影響較大，是提高工作效率，降低電力耗損的必備處理措施，便于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、合理性、科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：無功補償；低壓；應(yīng)用

1 無功補償?shù)男阅芊治?/p>

無功補償?shù)膱?zhí)行原則為：安全合理、經(jīng)濟(jì)科學(xué)、精度高準(zhǔn)，可用于低壓配電系統(tǒng)的各負(fù)荷條件下，根據(jù)無功補償裝置狀況進(jìn)行對應(yīng)調(diào)解處理。帶動配電系統(tǒng)的精度高、運行穩(wěn)定，降低了能耗，對節(jié)能理念的落實較為全面。它作為各種負(fù)荷的無功補償被廣泛的用在額定電壓 400 V、頻率 50 Hz 的電力系統(tǒng)中，是提高電力行業(yè)供電電能穩(wěn)定性的重要方法。借助低壓配電的無功補償可充分實現(xiàn)降低電費、能耗、線路壓降等多方面要求。

2 低壓配電系統(tǒng)無功補償?shù)脑砗驮瓌t

2.1 低壓配電系統(tǒng)無功補償原理

無功功率是指沒有消耗，僅是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能，這種能量是部分電氣設(shè)備能夠做功的必備條件，同時這種能量能夠和電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，如電磁元件建立磁場占用電能、電容器建立電場占用電能等。在配電網(wǎng)中，若電流分別在電感元件、電容元件中做功，會使電流和電壓出現(xiàn)不同相，前者使電流比電壓超前90℃，后者使電流比電壓滯后90℃。在同一組成電路中，電感電流和電容電流具有完全相反的方向，在相位上相差180℃。此時若在電磁元件電路中安裝合適的電容元件，使電感電流和電容電流完全抵消，減少電路中電流和電壓矢量的夾角，提高整個配電網(wǎng)的做功性能，這就是無功補償?shù)脑怼?/p>

2.2 低壓配電系統(tǒng)無功補償?shù)幕驹瓌t

在對低壓配電網(wǎng)進(jìn)行無功補償配置時必須遵循下述三個原則：第一，總體平衡和局部平衡相結(jié)合的原則；第二，分散補償和集中補償相結(jié)合的原則；第三，降損和調(diào)壓相結(jié)合的原則。通常情況下，低壓配電網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行無功補償時，都以局部、分散補償為主，兼顧整體平衡和集中補償，還要結(jié)合電力部門和用戶補償進(jìn)行整體設(shè)計，最大限度減少無功功率在低壓配電網(wǎng)的輸送，實現(xiàn)就地補償和平衡。

3 低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)姆椒?/p>

3.1 集中補償方法

低壓集中補償是通過低壓并聯(lián)電容器的電腦控制對配電變壓器 380 V 側(cè)進(jìn)行集中補償。該種方法對配電系統(tǒng)的優(yōu)勢較為明顯，補償容量大、跟蹤性能良好、降低用戶成本，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益十分關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，低壓自動補償設(shè)備一般為自動投切處理，借助集中補償有利于相關(guān)企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)對應(yīng)用電環(huán)節(jié)的各種問題，是維持電壓穩(wěn)定的合理措施。

3.2 用戶終端分散補償方法分析

輸電環(huán)節(jié)中，用戶終端需要進(jìn)行分散補償控制，提高電壓利用效率較為關(guān)鍵。用戶終端進(jìn)行分散補償十分必要，是節(jié)約資源、降低成本的關(guān)鍵，可根據(jù)電器容量進(jìn)行單獨控制，保證其后續(xù)發(fā)展應(yīng)用前景良好。該補償方法是釋放電壓能量、提高供電能力的基本方法，便于控制電壓的穩(wěn)定性，同時可保護(hù)對應(yīng)用電設(shè)備、器件的安全性，降低了線路耗損。終端分散補償中，借助對終端進(jìn)行無功補償實現(xiàn)電壓能量的合理釋放，從而維持電壓穩(wěn)定性，實現(xiàn)了降低能量損耗、提高供電能力的雙贏局面。

針對低壓無功補償，需要注意下述問題，第一、補償需要與工作同時進(jìn)行。一般需要把電容組、電機組連接處理，然后進(jìn)行電力輸送處理，促進(jìn)電機工作、低壓補償同時運行，降低了電流流通中的不必要耗損，提高工作效率。第二、變壓器連接中，借助低壓保險進(jìn)行電容器與變壓設(shè)備的連接，可以對變壓設(shè)備進(jìn)行無功補償處理，降低運營中的損耗。第三、隨時補償處理，穩(wěn)壓處理。無功補償中，需要進(jìn)行保護(hù)裝置控制，保證低壓電容器組補償與母線部位，實現(xiàn)滿足補償?shù)男枨?，穩(wěn)定電壓、減少損耗的負(fù)面影響。

3.3 同步補償及靜止補償分析

現(xiàn)階段，電力行業(yè)中線路運輸一般具有長距離的特點，借助同步、靜止補償可實現(xiàn)線路節(jié)能，調(diào)節(jié)能力良好，可最大限度的發(fā)揮補償功效。注意問題分析如下：第一、無功補償裝置的安裝位置需要保證合理性，將對應(yīng)支撐點、輸電網(wǎng)絡(luò)與用電位置進(jìn)行低壓電網(wǎng)連接。第二、加強補償范圍的分析，避免外力作用導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。第三、定期進(jìn)行維護(hù)、檢修操作，避免天氣異常等原因?qū)е碌难a償裝置故障。

3.4 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(hù)裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4 kV母線上的補償方式。適用于100 kVA以上的專用配電變壓器用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是運行方式靈活，運行維護(hù)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(hù)裝置復(fù)雜，首期投資相對較大。但當(dāng)這3種補償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補償方式。

4 無功補償?shù)男б?/p>

在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。

4.1 降低系統(tǒng)的能耗

補償前后線路傳送的有功功率不變，P= UICOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1，為分析問題方便，可認(rèn)為U2≈U1從而導(dǎo)出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2=COSφ2/COSφ1，這樣線損P減少的百分?jǐn)?shù)為：ΔP%=（1-I2/I1）×100% =（1-COSφ1/ COSφ2）×100%

當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。

4.2 節(jié)省企業(yè)電費開支

提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)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(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要額外多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費。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。

4.3 改善電壓質(zhì)量

以線路末端只有一個集中負(fù)荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為R、X，有功和無功為P、Q，則電壓損失ΔU為：△U=（PR+QX）/Ue×10-3（KV）兩部分損失：PR/Ue→輸送有功負(fù)荷P產(chǎn)生的；QX/Ue→輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的；配電線路：X=（2～4）R，△U大部分為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的，變壓器：X=（5～10）R QX/Ue=（5～10）PR/Ue，變壓器△U幾乎全為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的。

可以看出，若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。

4.4 增加系統(tǒng)容量

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(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：△S=P/COSφ1×[（COSφ2/COSφ1）-1]。

5 結(jié)語

電力事業(yè)的不斷發(fā)展和電網(wǎng)的日趨復(fù)雜使低壓用電負(fù)荷增長幅度越來越快，隨之導(dǎo)致的問題是大量的無功功率在電網(wǎng)中流動形成線路損耗，大大降低了電能的電壓質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。由于無功功率補償具有提高電網(wǎng)的功率因素，補償負(fù)荷所需的部分或全部無功功率的特點，被廣泛應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)中。

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（作者單位：中南建筑設(shè)計院股份有限公司）