无功补偿的优化选择

无功补偿的优化选择

[摘要]目前，电力的供不应求迫使人们在降损节能上多做文章，因此，人们根据电力网的运行特点，从无功传输过程消耗有功的角度，推行了无功补偿。本文对集中补偿与分散补偿，随器补偿和随电动机补偿相结合，作一浅略介绍。

[关键词]无功优化选择

中图分类号：tg333.2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）08-292-01

电力网在运行时，电源供给的无功功率是电能转换为其他形式能量的前提，它为电能的输送、转换创造了条件。没有它，变压器就不能变压与输送电能，电动机的旋转磁场建立不起来，电动机无法转动。长距离输送无功电力，造成有功功率的损耗和电压质量的降低，影响电力网的安全经济运行和产品的质量。为此，我们根据用电设备消耗无功的多少，在负荷较集中、无功消耗较多的地点增设了无功电源点，使无功的需求量就地得到解决，减少了无功传输过程中的能量损耗和电压降落，提高供用电双方和社会的经济效益。虽然无功补偿能给企业和社会带来一定的效益，但补偿过程中还需考虑如何补偿，才能收到最佳的效益。这就要求在补偿过程中必须遵守一定的原则、方法，做到科学合理的补偿。

1 无功补偿的原则

全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。具体内容如下：

总体平衡与局部平衡相结合，既要满足全网的总无功平衡，又要

满足分线、分站的无功平衡。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，做到无功就地平衡，减少长距离输送。

高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。

2 根据补偿原则，确定无功补偿容量

按照上述的基本原则，根据无功在电力系统中的去向，确定几种主要的补偿方式及其容量。

变电站高压集中补偿：这种补偿是在变电站10（6）kv母线上集中装设高压并联电容器组，用以补偿主变的空载无功损耗和线路漏补的无功功率。在矿区电网上，基本上采用这种补偿。比如：枣泉煤矿110kv变电所在未进行人工补偿以前cosφ= 0.85，根据功率因数（0.85）调整电费标准，每月罚款为月总电费的2.5%，经过变电所装设电容器补偿后，平均cosφ=0.9，每月电费减少0.5%，一年下来，功率因数奖电费约为60万元，为企业增加了效益。

随线补偿：将电容器分散安装在高压配电线路上，主要补偿线路上的无功消耗，提高线路末端电压，改善电压质量。其补偿容量一般遵循”三分之二”原则，即补偿容量为无功负荷的三分之二，而电压降为du =（pr + qx）/ue。

例1：一条10kv线路，长为5km，导线型号lgj-70，其中g = 0.46w/km，x0 = 0.411ω/km，所带负荷200 + j150，在线路末端

补偿qc= 100kvar，求线路损耗和电压降。

①求线路上的损耗

补偿前：△p1 = 3×i2r = 3×（2002 + 1502）/102×5×0.46 = 4313w。

补偿后：△p2 = 3×i2r = 3×[2002 +（150 - 100）2]/102×5×0.46 = 2933w。

则一年少损失电量：△a =（△p1 - △p2）t×10-3 =（4313 - 2933）×365×24×10-3 = 12089kwh。

②求电压降

补偿前：△u =（pr + qx）/u =（200×0.46×5 + 150×0.411×5）/10 = 77v。

补偿后：△u =（pr + qx）/u = [200×0.46×5 +（150 - 100）×0.411×5] /10 = 56v。

所以补偿后电压由9.92kv提高到9.94kv，改善了电压质量。

3 随器补偿

将电容器安装在配电变压器低压侧，主要补偿配电变压器的空载无功功率和漏磁无功功率。

例2：矿区某水源井有一台变压器se = 80kva，cosφ= 0.8，带一抽水用电动机pe = 75kw，p = se×cosφ = 80×0.8 = 64kw 75kw，由公式qb = p×tgφ可知，应补偿无功qb = 25kvar。

4 随电动机补偿

将电容器直接并联在电动机上，用以补偿电动机的无功消耗。据

运行统计，电网中约有60%的无功功率消耗在电动机上，因此，搞好电动机的无功补偿，使其无功就地平衡，既能减少配电线路的损耗，同时还可以提高电动机的出力。

例3：矿区自来水厂，一条线路长1km，导线型号lgj-70，其中g = 0.46w/km，x0=0.411ω/km，带一抽水用电动机pe = 95kw，实用负荷为100 + j60，由于长期超载，在电动机上补偿无功qc = 30kvar，求补偿前后线路的损耗和电动机的出力。

视在功率s=（1002+602）1/2= 116.26kva

①求线路上的损耗

补偿前：△p1 = 3×i2r =（1002 + 602）/0.382×1×0.46 = 43.32kw。

补偿后：△p1 = 3×i2r = [1002 +（60 - 30）2]/0.382×1×0.46 = 34.72kw。

△p1 - △p2 = 43.32 - 34.72 = 8.6 kw，则一年少损失电量8.6×24×365 = 75.33mwh。

②求电动机出力

补偿前：pn = 95kw 95kw，电动机运行正常，提高了电动机的出力。

5 低压集中补偿

在低压母线上装设自动投切的并联电容器成套装置主要补偿变压器本身及以上输电线路的无功功率损耗，而在配电线路上产生的损耗并未减少，因此，补偿不宜过大，否则变压器轻载或空载运行

时，将造成过补偿，补偿容量应以变压器额定容量的30%～40%确定。

6 补偿后带来的经济效益

从提高功率因数上，以枣泉110kv变电所为例，功率因数由0.8提高到0.9左右，从月电费罚3.7万元到奖2.5万元，赢利7.2万元，给企业带来经济效益。

从电压质量上来说，如例1，末端电压由9.92kv提高到9.94kv，保证了产品质量，给用户带来了直接经济效益。

从降损节能上来说，降低了电能损耗，减少了电费的支出，给用户带来经济效益。如例3，年节能7.533万kwh，按电价0.5857元/kwh，年节约电费4.4万元。

从提高变压器的处理上，减少了无功电流，提高了变压器的出力。如例2，矿区水源井若不是进行无功补偿，变压器长期处于超载运行，会因长期过热而烧坏变压器，而新安装一台变压器（100kva），需投资1.3万元，但经过补偿，只需要投资近1000元就解决了变压器超载运行的问题，给矿区水源井管辖单位增创了1.2万元的经济效益。

结论：无功补偿改善了矿区电网功率因数和电压质量，使无功负荷就地平衡，提高矿区电网的经济运行水平，降低电费支出，减轻煤矿生产的负担。

参考文献：

1.《电力工程师》水利电力出版社

2.《进网作业电工培训教材》辽宁科学技术出版社