电容器无功补偿装置节能 文档

电容器无功补偿装置节能

一、提高功率因数的意义

大多数用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，

在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cos φ，其计算公式为：

cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在电网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，如何使得配电系统功率因数尽可能接近于1，使得电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。降低配电系统的电能损耗，是配电系统节能的途径之一。采用电容器无功功率补偿提高功率因素，达到降低能耗目的。提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电降耗工作的一项重要措施。

下面是各种功率因素下与线损的关系表：

二、提高功率因数的方法

按照《供电营业规则》中的有关规定：无功电力应就地平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿装置。在我们的供电范围内均采用在变压器二次侧安装集中无功补偿装置的方式提高功率因数，以达到规定内的要求。

1、补偿无功功率可以增加电网中有功功率的比例常数。减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数COSφ=0.8增加到COSφ=0.95时，装1kvar电容器可节省设备容量0.52 kw；反之，增加O.52kW。对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。

2、降低线损由公式△P％=[1-（COSφ1/cosφ2）2]x100％得出。其中COSφ2为补偿后的功率因数，COSφ1为补偿前的功率因数，则COS φ2>cosφ1，所以提高功率因数后，线损率也下降了。减少设计容量．减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。

3、提高功率因数，可以有两个途径，一是提高用电设备的自然功率

因数，即不采取任何补偿装置时的功率因数；二是采取人工补偿的方式使总功率因数提高。

（1）对于提高自然功率因数，采用如下方法。

合理选择电动机的型号和规格首先在满足使用要求的情况下，选用功率因数高的电动机；其次选择的电动机要使其保持较高的负荷率，避免长期轻载运行；第三，尽量控制电动机的空载运行时间，对于反复短时工作制的设备，可以考虑使用空载切除的装置。

（2）对于用人工补偿的方式提高功率因数已经是普遍采用的一种方式，其计算方法：对于人工补偿提高功率因数，可以通过计算获取应补偿的无功容量。

Q c为补偿容量、α为有功负荷系数，一般0.7~0.8

比如某电站计算负荷为800 kW，平均功率因数为0.85，若提高到0.95，需补偿的无功容量为

TanA=tan（arccos0.85）=0.62

TanB=tan（arccosO.95）=0.33

补偿容量Q c=0.75x800x（0.62-0.33）=174kvar

比补偿容量的△q值可直接查下表：单位：KVAR/KW

三、电容补偿控制及安装方式的选择

1、就地补偿与集中补偿的有关规定

（1）GB12497—90《三相异步电动机经济运行》第7.6条规定：50kW以上的电动机应进行功率因数就地补偿。

（2）GB3485—83《评估企业合理用电技术导则》第2.9条规定：100kW以上的电动机就地补偿无功功率。

（3）GB50052—95《供配电设计规范》第5.03及5.0.10规定。

（4）国外用电委员会法规与专业学报均有类似规定与刊载。

2、电容补偿方式的选择

采用并联电容器作为人工无功补偿，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡，即低压部分的无功宜由低压电容器补偿，高压部分的无功宜由高压电容器补偿。对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，宜就地补偿。补偿基本无功的电容器组宜在配变电所内集中补偿，在有工业生产机械化自动化程度高的流水线、大容量机组的场所，宜分散补偿。

3、电容器组投切方式的选择

电容器组投切方式分手动和自动两种。

对于补偿低压基本无功及常年稳定和投切次数少的高压电容器组，宜采用手动投切；为避免过补偿或轻载时电压过高，易造成设备损坏的，宜采用自动投切。高、低压补偿效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。

4、无功自动补偿的调节方式

以节能为主者，采用无功功率参数调节；当三相平衡时，也可采用功率因数参数调节；为改善电压偏差为主者，应按电压参数调节；无功功率随时间稳定变化者，按时间参数调节。

四、功率因数提高后的节能效果

1、改善功率因数及相应地减少电费

根据国家水电部，物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值，相应减少电费：

（1）高压供电的用电单位，功率因数为0.9以上。

（2）低压供电的用电单位，功率因数为0.85以上。

（3）低压供电的农业用户，功率因数为0.8以上。

根据“无功补偿装置采用办法”，补偿后的功率因数以分别不超出0.95、0.94、0.92为宜，因为超过此值，电费并没有减少，相反初次设备增加，是不经济的。

2、降低系统的能耗

功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。

设R为线路电阻，ΔP1为原线路损耗，ΔP2为功率因数提高后线路损耗，则线损减少

ΔP=ΔP1－ΔP2=3R(I12－I22)

比原来损失减少的百分数为

(ΔP/ΔP1)×100％=1－(I2/I1)2·100％

式中，I1=P/( 3 U1cosφ1)，I2=P/( 3 U2cosφ2)补偿后，由于功率因数提高，U2 >U1，为分析方便，可认为U2≈U1，则

θ=[1－(cosφ1/cosφ2)2]·100％

当功率因数从0.8提高至0.9时，通过上式计算，可求得有功损耗降低21％左右。

在输送功率P= 3UIcosφ不变情况下，cosφ提高，I相对降低，设I1为补偿前变压器的电流，I2为补偿后变压器的电流，铜耗分别为ΔP1，ΔP2；铜耗与电流的平方成正比，即

ΔP1/ΔP2=I22/I12

由于P1=P2，认为U2≈U1时，即I2/I1=cosφ1/cosφ2

可知，功率因数从0.8提高至0.9时，铜耗相当于原来的80％。

3、减少了线路的压降