【正文】 ，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。 低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆椒? 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。 、隨機(jī)補(bǔ)償 隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動機(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。 、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。 、 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，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶 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 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）。 、單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇的幾種方法 （ 1）、美國資料推薦： Qc=(1/3)Pe [額定容量的 1/3] （ 2）、日本方法：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)載情況下都不會出現(xiàn)過補(bǔ)償，而且功率因數(shù)可以補(bǔ)償?shù)? 以上 。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 比值較高的電動機(jī)和負(fù)載率較低的電動機(jī)。但是對于 Io/Ie 較低的電動機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，其補(bǔ)償效果 35 較差。 （ 3）、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法：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)，補(bǔ)后功率因數(shù)可在 ~ 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/COS2φ 11√ 1/COS2φ 21] 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。 （ 4）、如果測試比較麻煩，可以按下式 Qc≤ √ 3UeIo 103 (kvar) Io空載電流 =2Ie(1COSφ e ) 瑞典電氣公司推薦公式 Qo 若電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行，即負(fù)載率β =1,則： Qo 根據(jù)電機(jī)學(xué)知識可知，對于 Io/Ie 較低的電動機(jī)（少極、大功率電動機(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。 （ 5）、按電動機(jī)額定數(shù)據(jù)計(jì)算： Q= k(1 cos2φe )3UeIe103 (kvar) K 為與電動機(jī)極數(shù)有關(guān)的一個(gè)系數(shù) 極數(shù)： 2 4 6 8 10 K 值： 、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。 （ 1）對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補(bǔ)償容量 Qc 按下式選擇： Qe=KmKj(tgφ 1tgφ 2)/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)，可取 ～ 。Tm 為企業(yè)的月工作小時(shí)數(shù) ； tgφ tgφ 2 意義同前， tgφ 1 由有功和無功電能表讀數(shù)求得。 （ 2）對處于設(shè)計(jì)階段的企業(yè)，無功補(bǔ)償容量 Qc 按下式選擇： Qc=KnPn(tgφ 1tgφ 2) 式中 Kn 為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取 ～ 。Pn 為企業(yè)有功功率之和；tgφ tgφ 2 意義同前。 tgφ 1 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 cosφ 1。 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控制補(bǔ)償，即根據(jù)負(fù)荷大小自動投入無功補(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。 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 36 統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在～ 之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無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 左右，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，會給用電企業(yè)帶來效益。 、節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開支。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)?？梢姡岣吖β室驍?shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義 、提高設(shè)備的利用率。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)。 、降低系統(tǒng)的能耗 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I1COSφ 1=I2COSφ 2。 即 :I1/I2= COSφ 2/ COSφ 1,這樣線損 P 減少的百分?jǐn)?shù)為： Δ P%= (1I22/I12) 100%=（ 1 COS2φ 1/ COS2φ 2） 100% 當(dāng)功率因數(shù)從 ～ 提高到 時(shí)，由 (2)式可求得有功損耗將降低20%～ 45%。 、改善電壓質(zhì)量。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Δ U為： △ U=（ PR+QX） /Ue 103(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，有利于大電動機(jī)的起動。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。 、三相異步電動機(jī)通過就地補(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，計(jì)算公式如下： △ S=P/ COSφ 1 [（ COSφ 2/ COSφ 1） 1] 如一臺額定功率為 155KW 水泵的電機(jī)，補(bǔ)前功率因數(shù)為 ，補(bǔ)償后功率因數(shù)為 ，根據(jù)上面公式計(jì)算其增容量為：（ 155247。 ） [（ 247。） 1]=24KVA 應(yīng)用實(shí)例： 煙臺市能源監(jiān)測中心于 2021 年 4 月 2 2 30 日對煙臺氨綸股份有限公 37 司 B 區(qū)制冷機(jī)、空壓機(jī)電機(jī)進(jìn)行了電機(jī)補(bǔ)償裝置的安裝調(diào)試，從安裝后測試結(jié)果看，平均降低電流 2251（ A），電機(jī)功率因數(shù)提高到 ，（見測試結(jié)果對比表），減少了公司內(nèi)部低壓電網(wǎng)的消耗，從而達(dá)到了節(jié)電的目的。 測試結(jié)果對比表 設(shè)備名稱 設(shè)備容量（ kW） 補(bǔ)前功率因數(shù) COSφ 1 補(bǔ)后功率因數(shù) COSφ 2 電流下降△（ A） 制冷壓縮機(jī) LM1110M、 B4 110 22 制冷壓縮機(jī) LM1200M、 B2 220 41 制冷壓縮機(jī) LM1250MA C1 250 51 制冷壓縮機(jī) 2DLGSK D2 250 49 制冷壓縮機(jī) 2DLGSK D5 250 48 空氣壓縮機(jī) 20S200A、 D1 150 38 空氣壓縮機(jī) 20S200A、 D2 150 36 空氣壓縮機(jī) 20S200A、 D3 150 40 空氣壓縮機(jī) 60A160、 B1 160 46 空氣壓縮機(jī) 60A160、 B2 160 48 由于電流減少，變壓器的銅損及公司內(nèi)部的低壓損耗都降低。 配電系統(tǒng)電流下降率△Ｉ％＝（ 1－ ） 100％＝ 11％； 配電系統(tǒng)損耗下降率 △Ｐ ％＝ () 100％＝ 21％ B 區(qū)制冷機(jī)、空壓機(jī)電動機(jī)補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘繛?780 千乏，電流平均總下降 518（ A） ,依據(jù) GB/T124971997 中計(jì)算公式，安裝電動機(jī)補(bǔ)償裝置后，年可節(jié)電量＝補(bǔ)償容量無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量年運(yùn)行時(shí)間＝ 780 24 300＝224640kWh，節(jié)約價(jià)值 萬元，補(bǔ)償投資費(fèi)用 (包括設(shè)備的購置、安裝及現(xiàn)場調(diào)試 )為： 萬元。 (80 元 /千乏 ) 七、 結(jié)論 文中集中探討了無功補(bǔ)償技術(shù)對用電 單位的低壓配電網(wǎng)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社 會效益，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素和提高功率因數(shù)的方法，討論了如何確定無功功率的補(bǔ)償容量，確保補(bǔ)償技術(shù)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠，達(dá)到節(jié)約電能的目的。