無(wú)功補(bǔ)償相關(guān)知識(shí)

無(wú)功補(bǔ)償相關(guān)知識(shí)一、無(wú)功補(bǔ)償基礎(chǔ)知識(shí)在電力系統(tǒng)的輸、變、配電設(shè)備和用電設(shè)備中所消耗的功率分為兩種：一是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、光能、熱能、化學(xué)能并在用電設(shè)備中真實(shí)消耗掉的功率，稱有功功率；二是為了在變壓器或電動(dòng)機(jī)電感線圈中產(chǎn)生和維持磁場(chǎng)以及在電容中維持電場(chǎng)所消耗的功率，稱無(wú)功功率。1、什么叫無(wú)功？電源能量與感性負(fù)載線圈中磁場(chǎng)能量或容性負(fù)載電容中的電場(chǎng)能量之間進(jìn)行著可逆的能量交換而占有的電網(wǎng)容量叫無(wú)功。無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間互相交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。2、無(wú)功功率有那些危害？無(wú)功功率不做功，但占用電網(wǎng)容量和導(dǎo)線截面積，造成線路壓降增大，使供配電設(shè)備過(guò)載，諧波無(wú)功使電網(wǎng)受到污染，甚至?xí)痣娋W(wǎng)振蕩顛覆。3、什么是動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償？動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償是根據(jù)電網(wǎng)中動(dòng)態(tài)變化的無(wú)功量實(shí)時(shí)快速地進(jìn)行補(bǔ)償。4、進(jìn)行就地動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)囊饬x是什么？就地動(dòng)補(bǔ)的意義是能將用電設(shè)備至發(fā)電廠全程供配電設(shè)備、線路、都得到補(bǔ)償，降損節(jié)能效果顯著，特別是低壓線路及變壓器的損耗大幅度降低，企業(yè)和用戶直接受益。5、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與靜態(tài)補(bǔ)償?shù)闹饕獏^(qū)別及優(yōu)點(diǎn)是什么？靜態(tài)補(bǔ)償投切速度慢，不適合負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合，容易產(chǎn)生欠補(bǔ)或者過(guò)補(bǔ)償，造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，損壞用電設(shè)備；并且有觸點(diǎn)投切設(shè)備壽命短，噪聲大，維護(hù)量大，影響電容器使用壽命。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償可對(duì)任何負(fù)載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)快速補(bǔ)償，并有穩(wěn)定電網(wǎng)電壓功能，提高電網(wǎng)質(zhì)量，無(wú)觸點(diǎn)零電流投切技術(shù)增加了電容器使用壽命，同時(shí)具備治理諧波的功能。二、無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能效益分析1、降低系統(tǒng)傳輸總電流，從而提高變壓器的負(fù)載能力。2、無(wú)功補(bǔ)償改善電能質(zhì)量，延長(zhǎng)用戶電氣設(shè)備的使用壽命，提高企業(yè)產(chǎn)品的出成率。電網(wǎng)中無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量關(guān)系十分密切。即安裝補(bǔ)償電容后電壓損失減小了,由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，越靠近線路末端裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置效果越好。3、無(wú)功補(bǔ)償降低電能損耗，減少輸電線路及變壓器的發(fā)熱損耗。安裝無(wú)功補(bǔ)償主要是為了降損節(jié)能。為了滿足無(wú)功功率的需要，使電網(wǎng)功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求，應(yīng)在電力網(wǎng)中適當(dāng)?shù)胤窖b設(shè)足夠容量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。4、無(wú)功補(bǔ)償挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力，增加變壓器及輸電線路的利用率，從而減少設(shè)備投資費(fèi)用。5、無(wú)功補(bǔ)償減少用戶電費(fèi)支出。可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受“罰”。可以減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無(wú)功功率造成的有功功率損耗，因而相應(yīng)可以減少電費(fèi)的支出。三、合理配置無(wú)功補(bǔ)償1、提供無(wú)功功率的途徑大致有以下幾種：同步發(fā)電機(jī)：調(diào)整勵(lì)磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，輸出有功功率的同時(shí)輸出無(wú)功功率；同步電動(dòng)機(jī)：與同步發(fā)電機(jī)一樣可提供無(wú)功；同步調(diào)相機(jī)：當(dāng)同步電機(jī)空載運(yùn)行而僅向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率時(shí)，便被稱為調(diào)相機(jī)。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置：早期為飽和電抗器型的，目前較先進(jìn)的采用了自換相變流電路。并聯(lián)電容器：可提供超前的無(wú)功功率以補(bǔ)償感性負(fù)荷，多裝于降壓變電所，還可就地補(bǔ)償。在配網(wǎng)中，無(wú)論是工業(yè)負(fù)荷還是民用負(fù)荷，大多為感性，所有感性負(fù)荷都要消耗無(wú)功功率，所以往往采用電容器補(bǔ)償?shù)姆绞健Ｓ绕涫窃?00V的低壓配網(wǎng)中，由于并聯(lián)電容器簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，再配以智能型的無(wú)功功率補(bǔ)償控制器，使得補(bǔ)償方式方便靈活，補(bǔ)償容量更趨合理。2、無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲迷瓌t。從電力網(wǎng)無(wú)功功率消耗的基本狀況可以看出，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無(wú)功功率，尤以配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度地減少無(wú)功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局?？傮w平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部為主。首先要滿足整個(gè)縣局電網(wǎng)的無(wú)功電力平衡，其次要滿足變電所，10kV配電線路的無(wú)功電力平衡。如果無(wú)功電源的布局，補(bǔ)償容量和補(bǔ)償位置選擇不合理，局部地區(qū)的無(wú)功電力不能就地平衡，就會(huì)造成不同分區(qū)之間無(wú)功電力的長(zhǎng)途輸送和交換，使電網(wǎng)的功率損耗和電能損耗增加。因此，在規(guī)劃過(guò)程中，要在總平衡的基礎(chǔ)上，研究各個(gè)局部的補(bǔ)償方案，求得最優(yōu)化的組合，才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。電力部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。在配電網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的無(wú)功功率約占50%?60%,其余的無(wú)功功率消耗在配電網(wǎng)中。因此，為了減少無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)中的輸送，要盡可能地實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，就地平衡，所以必須由電力部門和用戶共同進(jìn)行補(bǔ)償。分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。集中補(bǔ)償，是在變電所集中裝設(shè)較大容量的補(bǔ)償電容器。分散補(bǔ)償，指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū)，如配電線路，配電變壓器和用戶的用電設(shè)備等進(jìn)行的無(wú)功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變壓器本身的無(wú)功損耗，以及減少變電所以上輸電線路的無(wú)功電力，從而降低供電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗。但不能降低配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗。因?yàn)橛脩粜枰臒o(wú)功通過(guò)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(wú)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。（4）降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。利用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，其主要目的是為了達(dá)到無(wú)功電力就地平衡，減小網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗，以降低線損。與此同時(shí)，也可以利用電容器的分組投切，對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這是補(bǔ)償?shù)妮o助目的。在一般情況下，以降損為主，調(diào)壓為輔。3、正確配置無(wú)功補(bǔ)償。（1）《全國(guó)供用電規(guī)則》和水利電力部頒發(fā)的《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力管理?xiàng)l例》（試行）中均規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶，功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上；其它100kVA（kV）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)在0.85以上；躉售和農(nóng)業(yè)用電，功率因數(shù)為0.80。達(dá)不到以上標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，用戶應(yīng)盡快采取措施，提高功率因數(shù)。投資省、運(yùn)行簡(jiǎn)便、可靠性高、見效快的措施是裝設(shè)靜電電容器。提高功率因數(shù)所需要的補(bǔ)償設(shè)備容量，即為得到所需要的cos申，每千瓦有功功率所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量（千乏）可按表1所列數(shù)據(jù)求出。表1 無(wú)功功率補(bǔ)償容量（kvar）補(bǔ)償前補(bǔ)償后cos申2cos申10.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.00.401.541.601.651.701.751.811.871.932.002.092.290.421.411.471.521.571.621.681.741.801.871.962.160.441.431.341.391.451.501.551.611.681.751.842.040.461.181.241.291.381.391.451.501.571.641.731.930.481.081.131.161.231.291.341.401.461.541.621.810.500.981.041.091.141.191.251.311.371.441.531.730.520.890.940.961.051.101.161.211.281.351.441.640.540.810.860.910.971.021.071.131.201.271.371.560.560.730.780.830.890.940.991.051.121.191.281.480.580.660.710.760.810.870.920.981.041.121.201.410.600.580.640.690.740.790.850.920.971.041.131.330.620.520.570.620.670.730.780.840.900.981.061.230.640.450.500.560.610.660.720.770.840.911.001.200.660.360.440.490.550.600.650.710.780.850.941.140.680.330.380.430.480.540.590.650.710.790.881.080.700.270.320.380.430.480.540.590.660.730.821.020.720.210.270.310.370.420.480.540.600.670.760.960.740.160.210.260.310.370.420.480.540.620.710.910.760.100.160.210.260.310.370.430.490.560.650.850.780.050.110.160.210.260.320.380.440.510.600.800.800.050.100.160.210.270.330.390.460.550.750.820.050.100.160.230.270.330.390.490.700.840.050.110.160.220.280.350.440.650.860.060.110.170.230.300.390.590.880.060.110.170.250.330.540.900.060.120.190.280.48表1的使用方法如下：功率因數(shù)cos申，從0.4?0.9提高到0.8?1.0時(shí)，可查表中對(duì)應(yīng)于補(bǔ)償前后兩個(gè)cos申值的一個(gè)數(shù)據(jù)，即為每千瓦有功功率所需無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的容量千乏。例如cos申從0.7提高到0.9，每千瓦有功功率所需無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量為0.54千乏。(2)注意事項(xiàng)確定無(wú)功補(bǔ)償容量時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：在輕負(fù)荷時(shí)要避免過(guò)補(bǔ)償，倒送無(wú)功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟(jì)的。功率因數(shù)越高，每千乏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償。4、無(wú)功補(bǔ)償投資效益分析究竟負(fù)荷的功率因數(shù)提高到什么程度才經(jīng)濟(jì)合理，這一問(wèn)題關(guān)系到安裝補(bǔ)償設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效果和補(bǔ)償設(shè)備經(jīng)濟(jì)合理布置兩個(gè)方面?，F(xiàn)簡(jiǎn)單舉例如下：某普通工業(yè)用戶變壓器容量為160kVA,其用電設(shè)備有功功率為100kW，本月有功電量為5萬(wàn)千瓦.時(shí)，無(wú)功電量為5萬(wàn)千瓦.時(shí)。1、 該用戶本月的功率因數(shù)為多少？2、 要想達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)至少安裝容量為10kvar電容器組多少組？3、 無(wú)功補(bǔ)償電容器組投資約為2500元/10kvar，若按功率因數(shù)0.90對(duì)用戶用電設(shè)備進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償改造，則多長(zhǎng)時(shí)間其無(wú)功補(bǔ)償投資可簡(jiǎn)單收回(不考慮用戶用電量變化，不考慮投資利息會(huì)回報(bào)，普通工業(yè)電價(jià)按0.8元/千瓦.時(shí)計(jì)算)？解：根據(jù)已知條件，可計(jì)算(1)該用戶本月的功率因數(shù)為Cos*=有功電度/sqrt(有功電度2+無(wú)功電度2)=5/sqrt(52+52)=0.707 (注：“sqrt”為開方)根據(jù)國(guó)家規(guī)定，該用戶執(zhí)行的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.9，應(yīng)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置容量為Q=P{sqrt(1/cos2申1-1)-sqrt(1/cos2申2-1)}=100x{sqrt(1/0.7072-1)-sqrt(1/0.92-1)}=51.6(kvar)(注：cosg為原功率因數(shù)，cos申2為補(bǔ)償后功率因數(shù))或：按上所述查表1的，功率因數(shù)從0.707提高到0.9，100kW有功功率所需無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量約為100x0.54=54kv