張堅(jiān)

摘 要：在供電過(guò)程中，用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動(dòng)及節(jié)約電能和整個(gè)供電區(qū)域的供電質(zhì)量。本文分析了提高功率因數(shù)對(duì)于節(jié)約電能，降低損耗，提高輸配電設(shè)備的供電能力方面的數(shù)量關(guān)系，介紹了影響電網(wǎng)功率因數(shù)的主要因素以及低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?、作用等。結(jié)合應(yīng)用實(shí)例說(shuō)明采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因數(shù)，已成為節(jié)電工作的一項(xiàng)重要措施。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù) 無(wú)功補(bǔ)償 節(jié)約電能 供電質(zhì)量

引 言

功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，我們所希望的是功率因數(shù)越大越好，如能做到這一點(diǎn)，則電路中的視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，以減少無(wú)功功率的消耗。對(duì)于全國(guó)廣大供電企業(yè)、特別是對(duì)現(xiàn)階段全國(guó)性的一些改造后的農(nóng)村電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，若能有效地搞好低壓補(bǔ)償，不但可以減輕上一級(jí)電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫Γ纳铺岣哂脩艄β室驍?shù)，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費(fèi)。其社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益都會(huì)是非常顯著的。

一、影響功率因數(shù)的主要因素

（一）、異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器是耗用無(wú)功功率的主要設(shè)備;異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙是決定異步電動(dòng)機(jī)需要較多無(wú)功的主要因素。而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無(wú)功功率是由其空載時(shí)的無(wú)功功率和一定負(fù)載下無(wú)功功率增加值兩部分所組成的。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。變壓器消耗無(wú)功的主要成份是它的空載無(wú)功功率，它和負(fù)載率的大小無(wú)關(guān)。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長(zhǎng)其處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。

（二）、供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響;當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無(wú)功功率將增長(zhǎng)得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的110%時(shí)，一般工廠的無(wú)功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無(wú)功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

（三）、電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電機(jī)和變壓器的磁化無(wú)功功率造成一定的影響;

二、低壓電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償

（一）、無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x。1、補(bǔ)償無(wú)功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。2、減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資。3、降低線損。提高功率因數(shù)后，線損率也下降了.減少設(shè)計(jì)容量，減少投資，增加電網(wǎng)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(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償勢(shì)在必行。

（二）、無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞健?、就地補(bǔ)償。對(duì)于大型電機(jī)或者大功率用電設(shè)備宜裝設(shè)就地補(bǔ)償裝置。就地補(bǔ)償是最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)單以及最見效的補(bǔ)償方式。在就地補(bǔ)償方式中，把電容器直接接在用電設(shè)備上，中間只加串熔斷器保護(hù)，用電設(shè)備投入時(shí)電容器跟著一起投入，切除時(shí)一塊切除，實(shí)現(xiàn)了最方便的無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，切除時(shí)用電設(shè)備的線圈就是電容器的放電線圈。

2、分散補(bǔ)償。當(dāng)各用戶終端距主變較遠(yuǎn)時(shí)，宜在供電末端裝設(shè)分散補(bǔ)償裝置，結(jié)合用戶端的低壓補(bǔ)償，可以使線損大大降低，同時(shí)可以兼顧提升末端電壓的作用。

3、集中補(bǔ)償。變電站內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變對(duì)無(wú)功容量的需求，結(jié)合考慮供電壓區(qū)內(nèi)的無(wú)功潮流及配電線路和用戶的無(wú)功補(bǔ)償水平來(lái)確定無(wú)功補(bǔ)償容量。35KV變電站一般按主變?nèi)萘康?0%-15%來(lái)確定;110KV變電站可按15%-20%來(lái)確定。

（三）、無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

1、隨機(jī)補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接，通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)，同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗，以補(bǔ)償磁無(wú)功為主，此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無(wú)功峰荷。

隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，而且不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等特點(diǎn)。

2、隨器補(bǔ)償。隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。配變?cè)谳p載或空載時(shí)的無(wú)功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無(wú)功，配變空載無(wú)功是農(nóng)網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷的主要部分，對(duì)于輕負(fù)載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加，不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價(jià)。

隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無(wú)功，限制農(nóng)網(wǎng)無(wú)功基荷，使該部分無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無(wú)功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補(bǔ)償無(wú)功最有效的手段之一。

3、跟蹤補(bǔ)償。跟蹤補(bǔ)償是指以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kv母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式，補(bǔ)償效果好。

跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量小，比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對(duì)延長(zhǎng)、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對(duì)較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。

（四）、無(wú)功補(bǔ)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，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無(wú)功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無(wú)功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無(wú)功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網(wǎng)無(wú)功功率的輸入，會(huì)給用電企業(yè)帶來(lái)效益。

1、節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開支。提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益是明顯的，因?yàn)閲?guó)家電價(jià)制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對(duì)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，需要多收電費(fèi)，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費(fèi)?？梢?，提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。2、提高設(shè)備的利用率。對(duì)于原有供電設(shè)備來(lái)講，在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負(fù)荷電流減少，因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過(guò)的變壓器、開關(guān)和導(dǎo)線等供配電設(shè)備都增加了功率儲(chǔ)備，從而滿足了負(fù)荷增長(zhǎng)的需要;如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過(guò)載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無(wú)功電流的減少，使系統(tǒng)不致于過(guò)載運(yùn)行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力;對(duì)尚處于設(shè)計(jì)階段的新建企業(yè)來(lái)說(shuō)則能降低設(shè)備容量，減少投資費(fèi)用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無(wú)功補(bǔ)償不但減少初次投資費(fèi)用，而且減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。3、降低系統(tǒng)的能耗。4、改善電壓質(zhì)量。5、三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)就地補(bǔ)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。

三、結(jié)論

通過(guò)上面的分析可以看出，無(wú)功補(bǔ)償已成為保持電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡、降低網(wǎng)損、提高供電質(zhì)量的一種重要措施，無(wú)功補(bǔ)償已被廣泛應(yīng)用于各電壓等級(jí)電網(wǎng)中。合理選擇無(wú)功補(bǔ)償，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高電壓穩(wěn)定性，避免大量無(wú)功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費(fèi)用，提高設(shè)備利用率，無(wú)功無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用。

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