【文章內(nèi)容簡介】 功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變壓器本身的無功損耗，以及減少變電所以上輸電線路的無功電力，從而降低供電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。但不能降低配電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。因?yàn)橛脩粜枰臒o功通過變電所以下的配電線路向負(fù)荷端輸送。所以為了有效地降低線損，必須做到無功功率在哪里發(fā)生，就應(yīng)在哪里補(bǔ)償。所以，中、低壓配電網(wǎng)應(yīng)以分散補(bǔ)償為主。 ，以降損為主。 功率因數(shù)的產(chǎn)生主要是因?yàn)榻涣饔秒娫O(shè)備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當(dāng)有功功率P一定時(shí)，如減少無功功率Q，則功率因數(shù)便能夠提高。在極端情況下，當(dāng)Q=0時(shí)，則其力率=1。因此提高功率因數(shù)問題的實(shí)質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。 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)需要較多無功的主要因素。而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無功功率是由其空載時(shí)的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成。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。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負(fù)載率的大小無關(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)行或長其處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，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)，一般工廠的無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無功功率也相應(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。 ，因此必須要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。 提高功率因數(shù)的主要方法是采用低壓無功補(bǔ)償技術(shù)，我們通常采用的方法主要有三種：隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。 （四）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)的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負(fù)荷。 隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(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)簡單、事故率低等。 （五）隨器補(bǔ)償 隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配變在輕載或空載時(shí)的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無功，配變空載無功是用電單位無功負(fù)荷的主要部分，對于輕負(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。隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補(bǔ)償無功最有效的手段之一。 （六）跟蹤補(bǔ)償 跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置。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)償方式壽命相對延長、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。 （七）無功功率補(bǔ)償容量的選擇方法 無功補(bǔ)償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時(shí)，補(bǔ)償容量的選擇分兩大類討論，即單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇（主要指電動(dòng)機(jī)）和多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇（指集中和局部分組補(bǔ)償）。 （八）單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇的幾種方法 ：Qc=(1/3)Pe [額定容量的1/3] ：從電氣計(jì)算日文雜志中查到：1/4~1/2容量計(jì)算考慮負(fù)載率及極對數(shù)等因素，按式（5）選取的補(bǔ)償容量，在任何負(fù)載情況下都不會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用，對一般情況都可行，特別適用于Io/Ie比值較高的電動(dòng)機(jī)和負(fù)載率較低的電動(dòng)機(jī)。但是對于Io/Ie較低的電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，其補(bǔ)償效果較差。 ：由于電機(jī)極數(shù)不同，按極數(shù)大小確定經(jīng)驗(yàn)系數(shù)選擇容量 比較接近實(shí)際需要的電容器，采用這種方法一般在70%負(fù)荷時(shí)，~ 之間經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表電機(jī)類型 一般電機(jī) 起重電機(jī) 冶金電機(jī)極數(shù) 2 4 6 8 10 8 10 補(bǔ)償容量（kvar/kw） ~ ~ ~ 電機(jī)容量大時(shí)選下限，小時(shí)選上限 ；電壓高時(shí)選下限，小時(shí)選上限Qc=P[√1/COS2φ11√1/COS2φ21] 實(shí)際測試比較準(zhǔn)確方法此法適用于任何一般感性負(fù)荷需要精確補(bǔ)償?shù)木偷匮a(bǔ)償容量的計(jì)算。 ，可以按下式Qc≤ √3UeIo103 (kvar)Io空載電流=2Ie(1COSφe ) 瑞典電氣公司推薦公式QoQC若電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行，即負(fù)載率β=1,則：QoQC 根據(jù)電機(jī)學(xué)知識(shí)可知，對于Io/Ie較低的電動(dòng)機(jī)（少極、大功率電動(dòng)機(jī)），在較高的負(fù)載率β時(shí)吸收的無功功率Qβ與激勵(lì)容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導(dǎo)線較長，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量較高的大功率電動(dòng)機(jī)以較高的負(fù)載率運(yùn)行方式下，此式來選取是合理的。 ：Q= k(1 cos2φe )3UeIe103 (kvar)K為與電動(dòng)機(jī)極數(shù)有關(guān)的一個(gè)系數(shù)極數(shù)： 2 4 6 8 10K值： （九）多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇是根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)來確定。 ，其補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：Qe=KmKj(tgφ1tgφ2)/Tm式中：Km為最大負(fù)荷月時(shí)有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)，～。Tm為企業(yè)的月工作小時(shí)數(shù)；tgφtgφ2意義同前，tgφ1由有功和無功電能表讀數(shù)求得。 ，無功補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：Qc=KnPn(tgφ1tgφ2)式中Kn為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，～；tgφtgφ2意義同前。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。 多負(fù)荷的集中補(bǔ)償電容器安裝簡單，運(yùn)行可靠、利用率較高。但電氣設(shè)備不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，會(huì)造成過補(bǔ)償，使運(yùn)行電壓抬高，電壓質(zhì)量變壞。因此這種方法選擇的容量，對于低壓來說最好采用電容器組自動(dòng)控制補(bǔ)償，即根據(jù)負(fù)荷大小自動(dòng)投入無功補(bǔ)償容量的多少，對高壓來說應(yīng)考慮采取防過補(bǔ)償措施。 （十）無功補(bǔ)償?shù)男б? 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，還需無功功率?！?。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%,，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會(huì)給用電企業(yè)帶來效益。 。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?yàn)閲译妰r(jià)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)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。 。對于原有供電設(shè)備來講，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)荷增長的需要；如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無功電流的減少，使系統(tǒng)不致于過載運(yùn)行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力；對尚處于設(shè)計(jì)階段的新建企業(yè)來說則能降低設(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)。 補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補(bǔ)償后的電壓U2稍大于補(bǔ)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%= (1I22/I12)100%=（1 COS2φ1/ COS2φ2） 100%～，由(2)式可求得有功損耗將降低20%～45%。 。以線路末端只有一個(gè)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）/Ue103(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(dòng)機(jī)的起動(dòng)。因此，無功補(bǔ)償能改善電壓質(zhì)量（一般電壓穩(wěn)定不宜超過3%）。但是如果只追求改善電壓質(zhì)量來裝設(shè)電容器是很不經(jīng)濟(jì)的，對于無功補(bǔ)償應(yīng)用的主要目的是改善功率因數(shù)，減少線損，調(diào)壓只是一個(gè)輔助作用。 ，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(jì)算公式如下：△S=P/ COSφ1[（ COSφ 2/ COSφ1）1]如一臺(tái)額定功率為155KW水泵的電機(jī)，，根據(jù)上面公式計(jì)算其增容量為：（155247。） [（ 247。）1]=24KVA第四節(jié) 采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)提高自然功率因數(shù)是不需要任何補(bǔ)償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來減少各種用電設(shè)備所消耗的無功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法?！　?一)合理使用電動(dòng)機(jī)；　　(二)提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量；　　(三)采用同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無功功率取決于轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流大小，在欠勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)吸取無功，在過勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)送出無功。因此，對于恒速長期運(yùn)行的大型機(jī)構(gòu)設(shè)備可以采用同步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力?！　‘惒诫妱?dòng)機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動(dòng)機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵(lì)磁電流，使其呈同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是異步電動(dòng)機(jī)同步化?！　?四)合理選擇配變?nèi)萘?，改善配變的運(yùn)行方式：對負(fù)載率比較低的配變，一般采取撤、換、并、停等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。第五節(jié) 負(fù)荷無功補(bǔ)償原理無功功率的主要用戶是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器。減少無功功率需要量，提高設(shè)備自然功率因數(shù)，主要的途徑之一就是使電動(dòng)機(jī)及變壓器的負(fù)載合理。通過大量事實(shí)表明，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及變壓器在空載和輕載時(shí)功率因數(shù)及效率都很低。所以，必須限制或避免感性負(fù)載的空載和輕載運(yùn)行。也可適當(dāng)控制運(yùn)行電壓，減少無功用電，提高功率因數(shù)。但提高設(shè)備自然功率因數(shù)是有限的，一般還需在用戶端采用無功補(bǔ)償裝置，提高人為功率因數(shù)，才能達(dá)到我國電力設(shè)備的有關(guān)規(guī)定，即：。其無功補(bǔ)償裝置，一般是在用戶端并聯(lián)電容器或進(jìn)相機(jī)(同步補(bǔ)償電動(dòng)機(jī))。一、感性負(fù)載端并聯(lián)電容器補(bǔ)償，感性負(fù)載用RL的串聯(lián)來等效。 補(bǔ)償原理圖當(dāng)開關(guān)K斷開即沒有并聯(lián)電容器時(shí)，負(fù)載兩端的電壓U、功率因數(shù)cos、線路上流過的電流及無功功率為()： 向量圖 當(dāng)開關(guān)K閉合，即投入適當(dāng)電容時(shí)。 向量圖從矢量圖知：由于電容性電流Ic在相位上超前電壓900，這樣可以抵消一部分相位滯后電壓900的感性電流I1，這不僅使線路上的總電流由I1減少到I，而且使功率因數(shù)從 提高到。若通過此方法，將功率因數(shù)從 提高到，則可確定出所需的電容器的容量： ：從功率三角形可得所需補(bǔ)償?shù)臒o功容量為： S2 Q2 Q1 S1 QC 功率三角形為了補(bǔ)償本單位的滯后的無功，用戶大多采用并聯(lián)電力電容器方法，但電容一旦投入后，它不隨感性負(fù)載的變化而變化，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電網(wǎng)上可能出現(xiàn)超前的無功或滯后的無功，即所謂過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償問題。二、 感性負(fù)載端并聯(lián)同步補(bǔ)償機(jī)其補(bǔ)償?shù)脑砣缦拢和窖a(bǔ)償機(jī)在正常勵(lì)磁、欠勵(lì)磁、過勵(lì)磁時(shí)，外加電壓U 、反向感應(yīng)電動(dòng)勢E、定子繞組上的電壓△： U E U U E ΔU E ΔU IT IT正常勵(lì)磁時(shí) 欠勵(lì)磁時(shí) 過勵(lì)磁時(shí) ΔU、IT 關(guān)系圖從矢量圖可見：在正常勵(lì)磁時(shí)，E和U大小基本相等，相位相反，相互平衡，此時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)相當(dāng)于電阻的作用；在欠勵(lì)磁時(shí)，定子繞組上的電壓△U超前于電流IT 約900，這時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)與純電感的作用類似；在過勵(lì)磁時(shí)，定子繞組上的電壓△U 滯后于電流IT 約900，此時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)與純電容的作用類似。既然在過勵(lì)磁時(shí)與電容器的作用類似，就可將同步補(bǔ)償機(jī)與用電端的感性負(fù)載并聯(lián)，以改善功率因數(shù)，：電感性負(fù)載 U I1 IT 同步補(bǔ)償機(jī)三、感性負(fù)載串聯(lián)電容器提高功率因數(shù)進(jìn)行無功補(bǔ)償 提高功率因數(shù)的電路圖和向量圖從相量圖可知：感性負(fù)載串聯(lián)電容器同樣達(dá)到提高功率因數(shù)，補(bǔ)償無功功率的目的，在實(shí)際工程中也有采用此方法來提高功率因數(shù)的，但此種方法將改變負(fù)載原來的工作狀態(tài)，所以采用較少。第六節(jié) 低壓無功補(bǔ)償方式一、線路補(bǔ)償線路補(bǔ)償即將戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路上，以提高電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。這種補(bǔ)償主要應(yīng)用在10kV等級(jí)電網(wǎng)中。由于配電線路上安裝的并聯(lián)電容器遠(yuǎn)離變電站，容易出現(xiàn)保護(hù)不易配置，控制成本高，維護(hù)工作量大，受安裝環(huán)境