無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化選擇論文

　　摘要：近年來(lái),隨著農(nóng)村電網(wǎng)的進(jìn)一步完善，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電規(guī)模不斷擴(kuò)大，用電量的日益增長(zhǎng)和用電結(jié)構(gòu)的變化，使得電力供需矛盾越來(lái)越突出。電力的供不應(yīng)求迫使人們?cè)诮祿p節(jié)能上多做文章，因此，人們根據(jù)電力網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，從無(wú)功傳輸過(guò)程消耗有功的角度，推行了無(wú)功補(bǔ)償。

　　關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償 優(yōu)化選擇

　　近年來(lái),隨著農(nóng)村電網(wǎng)的進(jìn)一步完善，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電規(guī)模不斷擴(kuò)大，用電量的日益增長(zhǎng)和用電結(jié)構(gòu)的變化，使得電力供需矛盾越來(lái)越突出。電力的供不應(yīng)求迫使人們?cè)诮祿p節(jié)能上多做文章，因此，人們根據(jù)電力網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，從無(wú)功傳輸過(guò)程消耗有功的角度，推行了無(wú)功補(bǔ)償。

　　眾所周知，電力網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)，電源供給的無(wú)功功率是電能轉(zhuǎn)換為其他形式能的前提，它為電能的輸送、轉(zhuǎn)換創(chuàng)造了條件。沒(méi)有它，變壓器就不能變壓與輸送電能，沒(méi)有它，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就建立不起來(lái)，電動(dòng)機(jī)就無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，長(zhǎng)距離輸送無(wú)功電力，又會(huì)造成有功功率的損耗和電壓質(zhì)量的降低，這不僅影響電力網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且也影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，如何減少無(wú)功電力的長(zhǎng)距離輸送，已成為電力部門(mén)和用電企業(yè)必不可少的研究課題。為此，我們根據(jù)用電設(shè)備消耗無(wú)功的多少，在負(fù)荷較集中、無(wú)功消耗較多的地點(diǎn)增設(shè)了無(wú)功電源點(diǎn)，使無(wú)功的需求量就地得到解決，這樣不但減少了無(wú)功傳輸過(guò)程中造成的能量損耗和電壓降落，而且提高了供用電雙方和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益，可謂一舉兩得。不過(guò)，雖然無(wú)功補(bǔ)償能給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)一定的效益，但補(bǔ)償過(guò)程中還需要考慮很多問(wèn)題，也就是說(shuō)怎樣進(jìn)行補(bǔ)償，才能收到最佳的效益呢？這就要求我們?cè)谘a(bǔ)償過(guò)程中必須遵守一定的原則、方法，做到科學(xué)合理的補(bǔ)償，才能收到事半功倍的效果。

　　1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t

　　全面規(guī)劃，合理布局，分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡，具體內(nèi)容如下。

　　總體平衡與局部平衡相結(jié)合，既要滿(mǎn)足全網(wǎng)的總無(wú)功平衡，又要滿(mǎn)足分線、分站的無(wú)功平衡。

　　集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主，這就要求在負(fù)荷集中的地方進(jìn)行補(bǔ)償，既要在變電站進(jìn)行大容量集中補(bǔ)償，又要在配電線路、配電變壓器和用電設(shè)備處進(jìn)行分散補(bǔ)償，目的是做到無(wú)功就地平衡，減少其長(zhǎng)距離輸送。

　　高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主，這和分散補(bǔ)償相輔相成。

　　降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主，兼顧調(diào)壓。這是針對(duì)線路長(zhǎng)，分支多，負(fù)荷分散，功率因數(shù)低的線路，這種線路最顯著的特點(diǎn)是：負(fù)荷率低，線路損失大，若對(duì)此線路補(bǔ)償，可明顯提高線路的供電能力。

　　供電部門(mén)的無(wú)功補(bǔ)償與用戶(hù)補(bǔ)償相結(jié)合，因?yàn)闊o(wú)功消耗大約60%在配電變壓器中，其余的消耗在用戶(hù)的用電設(shè)備中，若兩者不能很好地配合，可能造成輕載或空載時(shí)過(guò)補(bǔ)償，滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)欠補(bǔ)償，使補(bǔ)償失去了它的實(shí)際意義，得不到理想的效果。

　　2 根據(jù)補(bǔ)償原則，確定無(wú)功補(bǔ)償容量

　　按照上述的基本原則，根據(jù)無(wú)功在電力系統(tǒng)中的去向，確定幾種主要的補(bǔ)償方式及其容量。

　　變電站高壓集中補(bǔ)償：這種補(bǔ)償是在變電站10（6）kV母線上集中裝設(shè)高壓并聯(lián)電容器組，用以補(bǔ)償主變的空載無(wú)功損耗和線路漏補(bǔ)的無(wú)功功率。目前，在農(nóng)網(wǎng)上，除了大宗用戶(hù)外，縣局基本上采用這種補(bǔ)償。比如：涉縣各變電站在未進(jìn)行人工補(bǔ)償以前cosφ= 0.85，根據(jù)功率因數(shù)（0.85）調(diào)整電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，每月罰款為月總電費(fèi)的2.5%，經(jīng)過(guò)各站裝設(shè)了電容器補(bǔ)償后，平均cosφ=0.9，每月電費(fèi)減少0.5%，一年下來(lái)，功率因數(shù)獎(jiǎng)電費(fèi)約為60萬(wàn)元，為企業(yè)增加了效益。

　　隨線補(bǔ)償：將電容器分散安裝在高壓配電線路上，主要補(bǔ)償線路上的無(wú)功消耗，還可以提高線路末端電壓，改善電壓質(zhì)量。其補(bǔ)償容量一般遵循"三分之二"原則，即補(bǔ)償容量為無(wú)功負(fù)荷的三分之二，而電壓降為DU = （PR + QX）/Ue。

　　例1：一條10kV線路，長(zhǎng)為5km，導(dǎo)線型號(hào)LGJ-70，其中g(shù) = 0.46W/km，X0 = 0.411Ω/km，所帶負(fù)荷200 + j150，在線路末端補(bǔ)償QC= 100kvar，求線路損耗和電壓降。

　　①求線路上的損耗

　　補(bǔ)償前：△P1 = 3×I2R = 3×（2002 + 1502）/102×5×0.46 = 4313W。

　　補(bǔ)償后：△P2 = 3×I2R = 3×[2002 +（150 - 100）2]/102×5×0.46 = 2933W。

　　則一年少損失電量：△A = (△P1 - △P2)T×10-3 = （4313 - 2933）×365×24×10-3 = 12089kWh。

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　　補(bǔ)償前：△U = （PR + QX）/U = （200×0.46×5 + 150×0.411×5）/10 = 77V。

　　補(bǔ)償后：△U = （PR + QX）/U = [200×0.46×5 + （150 - 100）×0.411×5] /10 = 56V。

　　所以補(bǔ)償后電壓由9.92kV提高到9.94kV，改善了電壓質(zhì)量。

　　3 隨器補(bǔ)償

　　將電容器安裝在配電變壓器低壓側(cè)，主要補(bǔ)償配電變壓器的空載無(wú)功功率和漏磁無(wú)功功率。一般情況下，農(nóng)網(wǎng)配變負(fù)載率較低，輕載或空載時(shí)，無(wú)功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無(wú)功，因此配變無(wú)功補(bǔ)償容量不易超過(guò)其空載無(wú)功，否則，在配變接近空載時(shí)可能造成過(guò)補(bǔ)償，所以應(yīng)按式Qb ≤ I0%Se/100(其中：I0%是空載電流百分?jǐn)?shù)，從手冊(cè)中可查出，Se是變壓器的額定容量)，但對(duì)于工業(yè)用戶(hù)的變壓器補(bǔ)償，因其負(fù)荷率高，補(bǔ)償時(shí)應(yīng)從提高變壓器出力的角度考慮。

　　例2：涉縣良種場(chǎng)有一臺(tái)變壓器Se = 80kVA，cosφ= 0.8，帶一抽水用電動(dòng)機(jī)Pe = 75kW，P = Se×cosφ = 80×0.8 = 64kW < 75kW，可見(jiàn)變壓器處于超載運(yùn)行，若提高cosφ的方法提高變壓器出力，設(shè)擬增cosφ = 0.95，則P = 0.95×80 = 76kW > 75kW，由公式Qb = P×tgφ可知，應(yīng)補(bǔ)償無(wú)功Qb = 25kvar。

　　4 隨電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償

　　將電容器直接并聯(lián)在電動(dòng)機(jī)上，用以補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗。據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，縣級(jí)農(nóng)網(wǎng)中約有60%的無(wú)功功率消耗在電動(dòng)機(jī)上，因此，搞好電動(dòng)機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償，使其無(wú)功就地平衡，既能減少配電線路的損耗，同時(shí)還可以提高電動(dòng)機(jī)的出力。一般對(duì)7.5kW以上電動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，確定容量應(yīng)按QC ≤ 3UeI0。另外，對(duì)于排灌所帶機(jī)械負(fù)荷較大的電動(dòng)機(jī)，補(bǔ)償容量可適當(dāng)加大，大于電動(dòng)機(jī)的空載無(wú)功，但要小于額定無(wú)功負(fù)荷，即Q0 ≤ QC ≤ Qe。

　　例3：涉縣自來(lái)水公司，一條線路長(zhǎng)1km，導(dǎo)線型號(hào)LGJ-70，其中g(shù) = 0.46W/km，X0=0.411Ω/km，帶一抽水用電動(dòng)機(jī)Pe = 95kW，實(shí)用負(fù)荷為100 + j60，由于長(zhǎng)期超載，在電動(dòng)機(jī)上補(bǔ)償無(wú)功QC = 30kvar，求補(bǔ)償前后線路的損耗和電動(dòng)機(jī)的出力。

　　視在功率S=（1002+602）1/2= 116.26kVA

　　①求線路上的損耗

　　補(bǔ)償前：△P1 = 3×I2R = （1002 + 602）/0.382×1×0.46 = 43.32kW。

　　補(bǔ)償后：△P1 = 3×I2R = [1002 + （60 - 30）2]/0.382×1×0.46 = 34.72kW。

　　△P1 - △P2 = 43.32 - 34.72 = 8.6 kW，則一年少損失電量8.6×24×365 = 75.33MWh。

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　　補(bǔ)償前：PN = 95kW < 100kW，電動(dòng)機(jī)處于超載運(yùn)行。

　　補(bǔ)償后：PN = 112kW > 95kW，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，提高了電動(dòng)機(jī)的出力。

　　5 低壓集中補(bǔ)償

　　在低壓母線上裝設(shè)自動(dòng)投切的并聯(lián)電容器成套裝置主要補(bǔ)償變壓器本身及以上輸電線路的無(wú)功功率損耗，而在配電線路上產(chǎn)生的損耗并未減少，因此，補(bǔ)償不宜過(guò)大，否則變壓器輕載或空載運(yùn)行時(shí)，將造成過(guò)補(bǔ)償，補(bǔ)償容量應(yīng)以變壓器額定容量的30%~40%確定，即：Qb = （0.3 - 0.4）SN，或從提高功率因數(shù)的角度考慮Qb = P（tgφ1 - tgφ2），其中tgφ1 、tgφ2是補(bǔ)償前后功率因數(shù)角的正切值。

　　6 補(bǔ)償位置的確定

　　上述介紹了不同目的的補(bǔ)償方法各不相同，但補(bǔ)償位置在哪最合理呢？一般我們考慮把并聯(lián)電容器安置在負(fù)荷較集中的地方或無(wú)功消耗嚴(yán)重的設(shè)備周?chē)��?/p>

　　7 補(bǔ)償后帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益

　　從提高功率因數(shù)上，還是以涉縣電力局為例，功率因數(shù)由0.8提高到0.9左右，月電費(fèi)罰3.7萬(wàn)元，到獎(jiǎng)2.5萬(wàn)元，贏利7.2萬(wàn)元，給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

　　從電壓質(zhì)量上來(lái)說(shuō)，如例1，末端電壓由9.92kV提高到9.94kV，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，給用戶(hù)帶來(lái)了直接經(jīng)濟(jì)效益。

　　從降損節(jié)能上來(lái)說(shuō)，降低了電能損耗，減少了電費(fèi)的支出，同樣給用戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。如例3，年節(jié)能7.533萬(wàn)kWh，按電價(jià)0.5857元/kWh，年節(jié)約電費(fèi)7.533×0.5857=4.4萬(wàn)元。

　　從提高變壓器的處理上來(lái)說(shuō)，由于減少了無(wú)功電流，所以提高了變壓器的出力。如例2，良種場(chǎng)若不是進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，變壓器長(zhǎng)期處于超載運(yùn)行，會(huì)因長(zhǎng)期過(guò)熱而燒壞變壓器，而新安裝一臺(tái)變壓器（100kVA），需投資1.3萬(wàn)元，但經(jīng)過(guò)補(bǔ)償，只需要投資近1000元就解決了變壓器超載運(yùn)行的問(wèn)題，給良種場(chǎng)增創(chuàng)了1.2萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

　　總之，無(wú)功補(bǔ)償不僅能改善農(nóng)網(wǎng)功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，而且可以使無(wú)功負(fù)荷就地平衡，提高農(nóng)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，同時(shí)降低電費(fèi)支出，減輕工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的負(fù)擔(dān)，所以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是利國(guó)利民的好事，我們應(yīng)下決心去抓，真正讓用戶(hù)得到實(shí)惠。

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