论文部分内容阅读
[摘 要]本文通过对功率因数的分析比较，探讨配电系统无功功率补偿。
[关键词]提高 功率因数 无功功率 补偿
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0296-01
当前，在我们生产和生活中使用的电器设备有较多的电感性设备。再加上其他各种因素都会造成配电系统的无功功率消耗增大，功率因数下降。而功率因数是反映电力用户用电设备合理使用情况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。因此规定高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上，其它用户保证功率因数在0.85以上。为此，电力用户必须用无功补偿设备补偿用电设备所需的无功功率，提高系统的功率因数。
1、提高功率因数的重要性
假设用电单位有一台800KVA的变压器，最大负荷：PS=1000KW，需用系数KX=0.7，功率因数：cos Σ=0.75，各种功率计算如下：
有功功率：P=KX*∑PS=0.7*1000=700（KW）
无功功率：Q=P*tg =700*0.88=616（kvar）
视在功率：S=√P2=Q2=√7002+6162=932（KVA）
从以上计算结果可以看出，当功率因数在0.75的情况下，800千伏安的变压器是不能满足负荷的正常需要的。但是，当我们把功率因数提高到0.9时：
S=P/cos =700/0.9=778（KVA）
从计算结果我们可以看出，当把功率因数提高到0.9时，800千伏安的变压器就能够满足负荷的要求。
下面，我们再通过公式P=UI cos 来讨论这一问题：
如电压U=380V，用电负荷P=50KW，功率因数cos =0.75。
I= P/cos =50*103/（380*0.75）=175（A）
当把功率因数提高到0.9时：
I= P/cos =50*103/（380*0.9）=146（A）
以上式的计算结果可以得出，设备功率因数降低，在线路输送同样有功功率时，线路中就会流过更多的电流，使线路中的有功功率损耗增加，功率因数提高后，可以减少输送电流，减少设备的成本提高资源的利用率，减少资源的浪费。
此外功率因数降低，还使线路的电压损失增加，结果在负载端的电压下降，严重影响电机、空调及其它用电设备的正常运行。特别是在用电高峰季节，功率因数太低，会出现大面积的电压偏低，对工业生产带来很大损失，严重影响居民正常生活。
从以上计算机分析结果我们可以看到，无功消耗对变配电系统的影响和提高功率因数的重要性。
2、无功功率补偿
2、1 无功补偿的合理配置原则
从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网格和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，無功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
在配电网络中，分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器，分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网的无功损耗，因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送，所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。
2.2 用户无功负荷的最优补偿
用户进行无功补偿的目的有两个，一是补偿后供电网络的无功线损减少到最低限度，以获得最大的降损节电效益；二是是本单位的功率因数提高到一定水平，以获得最多的电费奖励。
2.2.1 集中补偿。将电容器组装在专用变压器的低压母线上。能方便地同电容器组的自动投切装置配套。自动追踪到无功功率变化的而改变用户总的补偿容量，避免产生过补偿或欠补偿，从而使用户的功率因数始终保持在规定的范围内，达到最优补偿。
2.2.2 分组补偿。电容器分散装设在主要用电设备的车间内，就近补偿用电设备所消耗的无功功率，以减小线路输送无功功率的损耗，这样分组补偿比集中补偿降损节电效益更好，达到最优补偿。
2.2.3 单台电动机的补偿。电容器组随电动机同时投入运行和退出运行，使电动机消耗的无功功率得到就地补偿，减少线路输送无功功率以获得明显的降损效益。
2.2.4 补偿容量的确定。
2.2.4.1 按“功率因数奖罚办法”的要求计算补偿容量，用户按供电部门规定的功率因数标准，进行无功补偿。
2.2.4.2单台电动机补偿容量的确定，按下式计算：
QC=√3*U*IO
式中：QC—无功补偿容量（kvar）；U—电动机的额定电压（KV）；IO—电动机空载电流（A）。
2.3 无功补偿装置的安装维护
首先是电容器室应有良好的通风（特别是与配电柜同在一室的），应保证室内温度不超过40℃，必要时应加装降温设施（如：排气扇）。另外还要加强设备的维护工作，同时也要注意平时对各点巡回检查及维护，使设备都在良好的状态下运行，做到物尽其用。
3、结论
提高功率因数是非常重要的，用户功率因数的高低，对于配电系统供用电设备的充分利用，减少线路损失和改善电压质量，有着显著的影响。因此需要引起我们大家的重视，也需要我们平时从各方面去努力做好这项工作。
参考文献
[1] 吴管安、倪保珊.电力网损.中国电力出版社.1996.
[2] 王锡凡.电力系统优化规划.水利电力出版社.1990.
作者简介
1976年出生，籍贯：辽宁省建平县，1998年毕业于大庆广播电视大学，现从事电网运行管理工作。联系电话：0459-4596382。
[关键词]提高 功率因数 无功功率 补偿
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0296-01
当前，在我们生产和生活中使用的电器设备有较多的电感性设备。再加上其他各种因素都会造成配电系统的无功功率消耗增大，功率因数下降。而功率因数是反映电力用户用电设备合理使用情况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。因此规定高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上，其它用户保证功率因数在0.85以上。为此，电力用户必须用无功补偿设备补偿用电设备所需的无功功率，提高系统的功率因数。
1、提高功率因数的重要性
假设用电单位有一台800KVA的变压器，最大负荷：PS=1000KW，需用系数KX=0.7，功率因数：cos Σ=0.75，各种功率计算如下：
有功功率：P=KX*∑PS=0.7*1000=700（KW）
无功功率：Q=P*tg =700*0.88=616（kvar）
视在功率：S=√P2=Q2=√7002+6162=932（KVA）
从以上计算结果可以看出，当功率因数在0.75的情况下，800千伏安的变压器是不能满足负荷的正常需要的。但是，当我们把功率因数提高到0.9时：
S=P/cos =700/0.9=778（KVA）
从计算结果我们可以看出，当把功率因数提高到0.9时，800千伏安的变压器就能够满足负荷的要求。
下面，我们再通过公式P=UI cos 来讨论这一问题：
如电压U=380V，用电负荷P=50KW，功率因数cos =0.75。
I= P/cos =50*103/（380*0.75）=175（A）
当把功率因数提高到0.9时：
I= P/cos =50*103/（380*0.9）=146（A）
以上式的计算结果可以得出，设备功率因数降低，在线路输送同样有功功率时，线路中就会流过更多的电流，使线路中的有功功率损耗增加，功率因数提高后，可以减少输送电流，减少设备的成本提高资源的利用率，减少资源的浪费。
此外功率因数降低，还使线路的电压损失增加，结果在负载端的电压下降，严重影响电机、空调及其它用电设备的正常运行。特别是在用电高峰季节，功率因数太低，会出现大面积的电压偏低，对工业生产带来很大损失，严重影响居民正常生活。
从以上计算机分析结果我们可以看到，无功消耗对变配电系统的影响和提高功率因数的重要性。
2、无功功率补偿
2、1 无功补偿的合理配置原则
从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网格和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，無功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
在配电网络中，分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器，分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网的无功损耗，因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送，所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。
2.2 用户无功负荷的最优补偿
用户进行无功补偿的目的有两个，一是补偿后供电网络的无功线损减少到最低限度，以获得最大的降损节电效益；二是是本单位的功率因数提高到一定水平，以获得最多的电费奖励。
2.2.1 集中补偿。将电容器组装在专用变压器的低压母线上。能方便地同电容器组的自动投切装置配套。自动追踪到无功功率变化的而改变用户总的补偿容量，避免产生过补偿或欠补偿，从而使用户的功率因数始终保持在规定的范围内，达到最优补偿。
2.2.2 分组补偿。电容器分散装设在主要用电设备的车间内，就近补偿用电设备所消耗的无功功率，以减小线路输送无功功率的损耗，这样分组补偿比集中补偿降损节电效益更好，达到最优补偿。
2.2.3 单台电动机的补偿。电容器组随电动机同时投入运行和退出运行，使电动机消耗的无功功率得到就地补偿，减少线路输送无功功率以获得明显的降损效益。
2.2.4 补偿容量的确定。
2.2.4.1 按“功率因数奖罚办法”的要求计算补偿容量，用户按供电部门规定的功率因数标准，进行无功补偿。
2.2.4.2单台电动机补偿容量的确定，按下式计算：
QC=√3*U*IO
式中：QC—无功补偿容量（kvar）；U—电动机的额定电压（KV）；IO—电动机空载电流（A）。
2.3 无功补偿装置的安装维护
首先是电容器室应有良好的通风（特别是与配电柜同在一室的），应保证室内温度不超过40℃，必要时应加装降温设施（如：排气扇）。另外还要加强设备的维护工作，同时也要注意平时对各点巡回检查及维护，使设备都在良好的状态下运行，做到物尽其用。
3、结论
提高功率因数是非常重要的，用户功率因数的高低，对于配电系统供用电设备的充分利用，减少线路损失和改善电压质量，有着显著的影响。因此需要引起我们大家的重视，也需要我们平时从各方面去努力做好这项工作。
参考文献
[1] 吴管安、倪保珊.电力网损.中国电力出版社.1996.
[2] 王锡凡.电力系统优化规划.水利电力出版社.1990.
作者简介
1976年出生，籍贯：辽宁省建平县，1998年毕业于大庆广播电视大学，现从事电网运行管理工作。联系电话：0459-4596382。