關于動態無功補償技術

郜迎風 晏玲

摘 要：在工礦企業中，絕大多數的用電設備屬于感性負荷，這些設備在運行中要吸收大量的無功功率，所以，改善工礦企業用電的功率因數是提高用電效率、節約電能的重要手段。

關鍵詞：動態無功；補償技術；效益

引 言

隨著我國電力工業的迅猛壯大，電網逐步擴張，電力負荷增長很快，電網的經濟運行日益受到重視。降低網損，提高電力系統輸電效率和電力系統運行的經濟性是電力系統運行部門面臨的實際問題，也是電力系統研究的主要方向之一。

1 無功補償的介紹

1.1 無功補償的原理

電感和電容是兩種性質相反的元件，供電系統中的用電設備大多是感性負載，用電容器補償感性負載所需的無功功率，提高系統功率因數，稱之為電容補償，這也是無功補償的原理。

1.2 無功補償的意義

（1）補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。

（2）減少發、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cos？準=0.8增加到cos？準=0.95時，裝1kVar電容器可節省設備容量0.52kW；反之，增加0.52kW對原有設備而言，相當于增大了發、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

（3）降低線損，由公式ΔP%=（1-cos？準1/cos？準2）×100%得出（其中cos？準1為補償前的功率因數，cos？準2為補償后的功率因數）。

補償后，cos？準2>cos？準1，降低線損率，減少設計容量、減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。

1.3 電網中常用的幾種無功補償方式

（1）高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變電所的6～10kV母線上。這種補償方式只能補償6～10kV母線前側線路上的無功功率，母線后側廠內線路的無功功率得不到補償。因此變壓器的視在負荷及變壓器的損耗并沒有少。所以這種補償方式的經濟效果比較差，但這種補償方式的初期投資比較低，且便于集中運行維護，而且能對變電站高壓側的無功功率進行有效的補償，以滿足濱海供電公司對變電站總功率的基本要求。

（2）分組補償是將低壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的380V低壓母線上。這種補償方式能夠補償變電所、箱站低壓母線前的變壓器，高壓配電線路及電力系統的無功功率。由于這種補償能使變電所、箱站主變以前的視在功率減小，從而可使主變壓容器容量選的較小，減少變壓器運行的臺數，經濟效益較好。

（3）低壓就地補償，就是將并聯補償電容器組裝設在需要進行補償的用電設備組旁邊。這種補償方式能夠補償安裝位置以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，其補償范圍大，補償效果好，經濟效益佳。相比較而言，這種補償方式投資較前兩種大，但電容器組在補償的用電設備組停機時也將一并被解除。

2 動態無功裝置的應用

靜止無功裝置比動態無功裝置的技術更加成熟，而且結構也更加簡單，因此前者的應用范圍較后者更廣。目前動態無功裝置在電力系統中的應用是十分廣泛的，其主要優點包括：①提高系統的暫態穩定性，將動態無功裝置安裝在中長距離的輸電電路中點能夠有效的提高整個系統的暫態穩定性，同時還能為出現故障后的電機提供更多的減速面積；②有力的支持系統電壓，避免電壓崩潰，當系統出現了故障或當電流驟然增大的以瞬間，動態無功裝置可以向系統提供瞬間的無功補償來有效避免電壓崩潰；③阻尼系統振蕩，動態無功裝置能夠快速、平滑的對無功和電壓進行調節，并且能夠調制狀態工作；④補償不平衡負荷，當負荷出現不平衡情況時，動態無功裝置能夠對系統進行補償，從而使得供電電流達到三相平衡，使單相負荷變成三相負荷而不會出現無功分量；⑤抑制負荷側電壓波動和閃變，校正功率因數。與此同時，動態無功裝置還應用在了電氣化鐵路牽引變電所中，它很大程度上提高了其功率因數，而且還減少了變壓器與輸配電線路的損耗。除此之外，動態無功裝置還應用在了煤礦中的提升機上，大大提高了電網質量，最大限度的降低了由于電壓波動造成的不良影響。

3 效益分析

3.1 經濟效益

3.1.1 降損節能

利用無功補償提高功率因數可以降低線路損耗，達到節能的目的。目前，渤海石油礦區電網改造所需補償的容量約為4340kVar，反應在6kV母線上可節省無功電流417A（4340/1.732/6），按有效利用率60%計算，可節省無功電流約250A。按照無功電流的通過所引起的三相線路有功損耗公式：

△P=△P1-△P2=3I12R×10-3-3I22R×10-3=3△I2R×10-3

計算，可得：△P=3×2502×R×10-3

改造部分影響6kV架空線路總長度約為4000m，截面積為120mm2，鋁的電阻率p=0.0294Ωmm2/m，按照R=pL/S公式計算，得出：R=0.98

△P=3×2502×R×10-3=3×2502×0.98×10-3=183kW

即可節省有功功率：183kW

一年可節省電量：183×8×260=380640kWh

按平均電費1元/KWh計算，每年可節省電費約38萬元。

3.1.2 節約電費開支

根據《功率因數調整電費辦法》中規定，功率因數越高供電線路的功率損耗就越小，功率因數高于0.9以上的就減收電費，減收的百分比最高為1.25%，低于0.9的就加收電費，0.7～0.9之間的每少0.01就加收0.5%的電費，在0.65～0.7之間的每少0.01就加收1%的電費，0.64及以下每降低0.01就加收2%的電費。若功率因數達到0.95以上，將獎勵基本電費與當月用電費用合計的0.75%，此次改造后，功率因數均能保證在0.95以上，以每年用電量7000萬kWh為例，兩座35kV變電站變壓器容量合計為23300kVA，年外購電費為4780萬元，濱海供電公司的補償獎勵金額約為30萬元。

3.1.3 提高設備供電能力

根據表1中681回路的一組數據分析，如果該回路功率因數提高到供電局0.9的要求，那么變壓器的平均負荷電流將減少15%，相當于變壓器提高了15%的供電能力；如果功率因數提高到0.95，那么變壓器的平均負荷電流將減少19%，相當于變壓器提高了19%的供電能力，增大了變壓器的出力，使設備容量不變的條件下，可以少送無功功率，多送有功功率。這樣就能合理配置變壓器容量，避免“大馬拉小車”情況，減少因變壓器配置容量過大而產生的相應變壓器損耗，并可以延緩增容周期，從而減少企業費用支出，使供電部門及用電企業均受益。以35kV變電站增容5000kVA為例，若延緩一年增容，將節省基本電費102萬元。

3.2 社會效益

無功功率的減少，不僅節約企業自身的電費開支，還減少了電網的線損和對上一級變壓器容量的占用，產生的實際經濟效益顯著。而諧波污染的減少，不僅降低了對通訊、自動控制裝置、電能計量和繼電器保護的干擾，而且提高了電網的安全性能和供電質量，保證設備正常工作，有利于安全生產。

4 結 語

經過以上分析，動態無功補償的應用很好地解決了電網質量問題，提高了功率因數，降低了運行成本，適用于工礦企業不斷增長的用電現狀，值得在工礦企業中推廣應用。

參考文獻

[1]王民權，李威震.企業無功功率補償點的合理選擇[J].電工技術，2000.2.

[2]徐先勇，王正風.電力系統無功功率負荷的最佳補償容量[J].華東電力，1999.