关于使用无功功率补偿装置节省电费问题的探讨

　　摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。
　　关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业
　　供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。
　　用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装电力电容器是广大单位无功补偿的首选方案。
　　一、无功补偿的经济效益
　　1、提高输变电设备的利用率
　　有功功率，当线电流I和线电压U一定时，功率因数cosφ提高后，有功功率P就提高了。供电部门同样的变压器容量和输电线路就可向用户输送更多的有功功率。当用户设法提高负载终端功率因数后，上述利益用户也将共享。
　　2、降低电压损失，提高末端电压水平
　　输送功率的过程中，线路产生的电压损失为ΔU，可用下式计算
　　（1）
　　式中：P———输送的有功功率，kW；
　　Q———输送的有功功率，kV；
　　R———线路导线、变压器绕组电阻，Ω；
　　X———线路导线、变压器绕组电抗，Ω；
　　Ue———线路额定线电压，V。
　　由式（1）可见，电压损失包括有功部分损失（PR）及无功部分损失（QX）两部分，而且对于导线截面较大的架空线路来说，主要是无功部分损失。当采用无功补偿技术后，降低了Q，无功部分电压损失就明显降低了，从而提高了末端电压。
　　3、降低线路损耗
　　电流在供配电线路及变压器绕组中传输过程将产生功率损耗。三相交流电输变配损耗功率ΔP由下式计算：
　　(2)
　　式中：I———线路电流，A；
　　U———线路电压，V；
　　P———输送的有功功率，kW；
　　R———每相线路电阻，Ω。
　　由式（2）可见，ΔP与I的平方成正比，与cosφ平方成反比。所以在采取无功补偿后，电流减小了，cosφ提高了，可明显降低ΔP，达到降损节电的目的。
　　二、无功补偿的方式
　　按并联电容器在用户供配电系统中的装设位置，并联电容器的补偿方式有3种，即高压集中补偿、抵押集中补偿和单独就地补偿。补偿范围的合理性主要从补偿范围的大小，补偿容量的利用率高低，以及电容器的运行和维护管理的方便来衡量。
　　1、高压集中补偿
　　高压集中补偿是指将高压电容器组集中安装在总降压变电所的6~10KV母线上。该补偿方式只能补偿总降压变电所的6~10KV母线之前的供配电系统中由无功功率生的影响，而对无功功率产生在企业内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较后两种补偿方式差。但由于装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较好。且总降压变电所6~10KV的母线停电机会少，因此电容器的利用率高。在一些大中型企业中应用相当普遍。
　　2、低压集中补偿
　　低压集中补偿是指将低压电容器装设在车间变电所或建筑物变电所的低压母线上。该补偿方式只能补偿车间变电所或建筑物变电所的低压母线前变电器和高压配电线路及电力系统的无功功率，对变电所低压母线后的设备部起补偿作用。但其补偿范围比高压集中补偿要大，而且该补偿方式能使变压器的视在功率减小，从而可使变压器的容量可选的很小，比较经济。这种低压电容器补偿屏一般可安装在低压配电室内，运行维护安全方便。该补偿方式在用户中应用相当普遍。电容器也采用△形接线，和高压集中补偿不同的是，放电装置为放电电阻或220V~25W的白炽灯丝电阻。如果用白炽灯放电的话，白炽灯还可起指示电容器组是否正常运行的作用。
　　3、单独就地补偿
　　单独就地补偿（个别补偿或分散补偿）是指的个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率较低。同事存在小容量的电容器的价格、电容器易受到机械震动及其他环境条件影响的缺点。所以这种补偿方式适用于长期稳定运行，无功功率需要较大，或距电源较远，不便于实现其他补偿方式的场合。其放电装置通常为用电设备本身的绕组电阻。
　　三、结束语
　　通过对无功补偿及其经济意义、无功补偿方式和补偿容量的确定进行论证分析，说明无功补偿技术既能提高供电设备的利用率、节约电能，又能让用户节约大量的电费，具有广泛的社会效益。无功补偿具有投资省（约1年可回收投资）、运行安全（无转动部分）、使用方便等优点，应当积极推广应用。