无功补偿容量的确定

1目前在无功补偿容量确定中存在的问题

在配电工程设计时需要合理地确定补偿容量。如果容量确定不合理，将会降低补偿效果，缩短设备的使用寿命，使用户在经济上遭受损失。

企业所需无功容量的大小为

)(21ϕϕβtg tg P Q c aw c -= （1）

式中c P ---由变配电所供电的月最大有功功率

aw β---月平均负载率

1ϕ---补偿前的功率因数角

2ϕ---补偿后的功率因数角

在实际配电工程设计时一般都采用经验系数，即

b c W K Q β= （2）

式中b W ---配变容量

βK ---经验系数

许多设计单位设计时都将βK 值取为变压器容量的1/3左右（负

载率为70%-80%）。其中补偿降压变压器励磁无功功率和漏抗无功损失之和为h c W Q %)12~%8(=，补偿供电区尖峰无功负荷为 W h 左右。

无论采用式（1），还是经验系数法来确定补偿容量，都是以把用户功率因数提高到0.9~0.95为标准。有理论分析可知当功率因数超过0.95时，功率因数值随电容量增加的曲线趋于平缓，如图1表示。因此，功率因数值越接近1，投资效益比越低，再增加补偿容量是不经济的。但是，理论分析忽略了电容器容量衰减造成补偿容量下降所

引起的经济损失，在实际应用中并不合理。

00.20.40.60.8 1.0 1.2

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.800.85

0.90

0.95

1.00

)/(c aw c P Q K β=

图1 功率容量与功率因数关系曲线

那么无功补偿的合理容量应如何确定呢？笔者认为在计算时应综合考虑电容容量下降所带来的影响，留有一定的裕度，以求获得最佳经济效益。

2 合理补偿容量的确定

现在低压无功补偿一般均采用干式自愈式并联电容器。与油侵式电容器相比，这种电容具有体积小、无泄漏等许多优点，但缺点是寿命较短。因为自愈式电容其介质采用单层聚丙烯膜，表面蒸镀了一层2cos ϕ

很薄的金属作为导电极。电容自愈时，金属化镀层面积消失约几毫米直径。由于存在自愈过程，电容器容量会不断减少。进口电容寿命一般约为8-10年，国内生产的大约为6-8年。

早期镀层金属采用A1，运行中电容的容量下降很快。后来采用稳定性相对较好的Zn-A1合金，合边缘加厚等新技术，电容器使用中容量的衰减大大减小。但在实际使用中，由于受使用环境、负载情况等各方面因素的影响，据调查每年容量的下降达5%左右，如果长期满负荷运行或电网谐波干扰大时，甚至超过10%。即使是少数采用稳定性的Zn-Ag合金的电容器，受使用条件的影响，每年容量仍会有不同程度的衰减。如果设计时不考虑容量衰减带来的影响，补偿柜在使用一段时间后就会出现补偿容量不够的情况。由于容量衰减是一个动态的过程，用户对于是否更换，何时更换电容很难把握。

因此，设计时应增加一定的裕度以抵消电容量带来的影响。从实际使用情况来看，一般需增10%左右的容量。而综合考虑电容使用寿命和容量的下降率，增加的裕度也不宜过大，否则投入太大，会降低综合经济效益。

同时，自使用经验系数法时，按1/3的变压器来确定无功补偿容量在许多情况下存在欠补偿情况。在调查了数十家不同类型的企业后发现，取值范围一般在0.2-0.6之间。就大多数企业（80%左右）而言，正常情况下，

K值需要取0.3-0.4，功率因数才能达到《供电营

β

业规则》规定的0.9要求。而少数使用电平车等电机轻负装备的企业，

K值可达0.5-0.6左右。因此，（2）中βK值至少应取0.4才能满足实β

际补偿的需要。

综上所诉，如果采用经验系数法计算补偿容量，合理的经验系数应为6.0~5.0)4.0~35.0(5.15.1'=⨯==ββK K 。对于少数负载率低或感性负荷小的用户，4.025.05.1'=⨯=βK 。即如果是400KVA 的变压器，补偿容量应为160-240Kvar 。如果采用式（1）计算的补偿容量，也相应增加50%的容量裕度。这样首先可以使功率因数在电容器使用寿命期内保成稳定，及时每年电容量有所衰减，由于留有一定的裕度，因此仍能保持充足的补偿容量，避免由于欠补偿或频繁更换电容器带来的经济损失；其次，由于运行时电容可以循环切换，电容实际运行时间减少，衰减程度降低使用寿命可以大大延长，综合经济效益明显增加，仍以上述水暖器材厂为例，如果采用200Kvar 的补偿容量（10组20 Kvar 电容），初期增加投资约3000余元。运行时一般投入7组电容，循环切换而增加的效益，仅少交的力率电费一项，一年就达1万余元。

3结论

（1）由于电容存在容量衰减问题，在设计时需增加一定的裕度来抵消电容量衰减的影响，一般可在设计时增加50%的容量。

（2）在采用经验系数法计算时按照1/3的变压器容量确定补偿容量明显偏小，一般需按40%的变压器容量来选取，同时根据负载情况不同有所增减，综合考虑增加的裕度，设计时βK 应取0.4-0.6。