无功补偿的方式及其效益

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1、无功补偿的方式及其效益　　摘要：本文主要讨论了常见的几种无功补偿方式，简要分析的其应用范围。　　关键词：无功补偿；功率因数；经济效益　　电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：　　式中cosφ――功率因数；　　P――有功功率，kW；　　Q――无功功率，kVar；　　S――视在功率

2、，kV。A；　　U――用电设备的额定电压，V；　　I――用电设备的运行电流，A。　　功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。7　　（1）自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷（白炽灯、电阻炉）的功率因数较高，等于1，而电感性负荷（电动机、电焊机）的功率因数比较低，都小于1。　　（2）瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低

3、而时刻在变化。　　（3）加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值。　　在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。　　在大型供配电企业中，由于大量的负荷感性负荷，因此企业的功率因数比较低，如不采用补偿，提高功率因数，将造成如下不良影响：　　降低了发电机的输出功率，当发电机需要提高无功输出，低于额定功率运行

4、时，将使发电机有功降低。　　降低变电、输电的设施的供电能力。　　使网络电力损耗增加（网络中的电能损失与功率因数值的平方成反比）　　功率因数越低，线路的电压降越大，使得用电设备运行条件恶化。　　一、国家标准对无功补偿的具体要求：　　依据GB50052-2009供配电设计规范第6部分无功补偿　　1、设计中应正确选择电动机、变压器的容量，降低线路感抗。当工艺条件允许时，宜采用同步电动机或选用带空载切除的间歇工作制设备等，提高用户自然功率因数。7　　2、当采用提高自然功率因数措施后，仍达不到电网合理运行要求时，应采用并联电力电容器作

5、为无功补偿装置。当经过技术经济比较，确认采用同步电动机作为无功补偿装置合理时，可采用同步电动机。　　3、采用电力电容器作为无功补偿装置时，宜就地平衡补偿，并符合下列要求：　　二、提高用电设备的自然功率因数　　一般工业企业消耗的无功功率中，异步电动机机约占70%，变压器占20%，线路占10%，所以设计中应正确选择电动机和变压器的容量，减少线路电抗，在功率条件适当时，采用同步电动机以及选用带空载切除的间隙工作设备，以提高用电单位自然功率因素，例如选择电动机电动机容量负荷不低于额定容量的40%，变压器负荷率宜在75%-85%，不低

6、于60%。　　三、功率因数及补偿容量的计算　　1、用户自然平均功率因数为：　　2.补偿容量的计算：　　四、几种常用设备的补偿　　（1）10kV配电线路的无功补偿：7　　10kV配电线路上安装1～2处高压无功自动补偿装置，补偿容量按线路配变总容量的10%掌握。假设公用配变容量为40500kVA，需补偿无功容量约为4000kvar，约需资金55万元。经计算，安装一处时，宜将无功自动补偿装置安装在距线路首端的2/3线路长度处。安装两处时，第一处安装在距线路首端的2/5线路长度处，另一处安装在距线路首端的4/5线路长度处，各处容量为

7、线路总补偿容量的一半。具体安装时，还应考虑便于操作、维护和检修工作等。　　（2）配电变压器的无功补偿：　　城网大部分配电变压器昼夜负荷变化较大，用电多为居民生活用电，白天及后半夜多数变压器处于轻载或空载状态。我们知道变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗，无功损耗包括空载励磁损耗及漏磁无功损耗。从配电网线损理论计算可知，配电变压器的无功损耗约占配电网总损耗的60%左右。为有效补偿配电变压器本身的无功功率，避免轻载时功率因数超前，电压升高及节约资金，对容量在200kVA以下的配电变压器按配变容量的5%左右掌握实行静态无功补偿。将补

8、偿装置装设在配变低压出口处，随配变同时投切。对200kVA及以上的配变安装自动跟踪补偿装置。　　（3）电动机的无功补偿：　　7.5kW及以上投运率高的电动机最好进行无功补偿，为防止出现因过补而产生的谐振过电压，烧毁电动机，应将电动机空载时的功率因数补偿到接近1。因为电动机空载时的无功负荷最