一、無功補償概述

電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補償設備以后，可以提供感性電抗所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補償。無功補償可以提高功率因數(shù)，是一項投資少，收效快的降損節(jié)能措施。

電網(wǎng)中常用的無功補償方式包括：①在變電所母線集中安裝并聯(lián)電容器組；②在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容器組；③在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；④在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。

裝無功補償設備，不僅可使功率消耗減小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。

確定無功補償容量時，應注意以下兩點：①在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。②功率因數(shù)越高，每千乏補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就是合理補償。

二、無功補償改善電能質量

電網(wǎng)中無功補償設備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質量關系十分密切。合理安裝補償設備可以改善電壓質量。

負荷(P+JQ)電壓損失ΔU簡化計算如下： ΔU=(PR+QX)/U(1) 式中:U-線路額定電壓，kV P-輸送的有功功率，kW Q-輸送的無功功率，kvar R-線路電阻，Ω X-線路電抗，Ω

安裝補償設備容量Qc后，線路電壓降為ΔU1，計算如下： ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U(2)

很明顯，ΔU1＜ΔU，即安裝補償電容后電壓損失減小了。由式(1)、(2)可得出接入無功補償容量Qc后電壓升高計算如下： ΔU-ΔU1=QcX/U(3)

由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，因此從(3)式可以看出，越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。

三、無功補償降低電能損耗

安裝無功補償主要是為了降損節(jié)能，如輸送的有功P為定值，加裝無功補償設備后功率因數(shù) 由cosφ提高到cosφ1，因為P＝UIcosφ，負荷電流I與cosφ成反比，又由于P＝I2R，線路的有功損失與電流I的平方成正比。當cosφ升高，負荷電流I降低，即電流I降低，線路有功損耗就成倍降低。反之當負荷的功率因數(shù)從1降低到cosφ時，電網(wǎng)元件中功率損耗將增加的百分數(shù)為ΔPL%，計算如下： ΔPL%＝(1/cos2φ-1)·100%(4) 功率因數(shù)降低與功率損耗增加的百分數(shù)之間的關系如表1。

表1

功率因數(shù)從1降低到左列數(shù)值 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65

電網(wǎng)元件中有功損耗增加百分數(shù)△% 11 23 38 56 78 104 136

功率因數(shù)提高對降低有功功率損耗的影響見表2。

表2

功率因數(shù)由右列數(shù)值提高到0.95 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9

可變有功功率損耗降低的百分數(shù) 60 53 46 38 29 20 10

四、無功補償挖掘發(fā)供電設備潛力

(1)　在設備容量不變的條件下，由于提高了功率因數(shù)可以少送無功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP計算如下： ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)(5)

(2)　如需要的有功不變，則由于需要的無功減少，因此所需要的配變容量也相應地減少ΔS計算如下： ΔS＝S-S1＝P(1/cosφ-1/cosφ1)(6)

可以減少供電設備容量占原容量的百分比為ΔS/S計算如下： ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1) (7)

(3)　安裝無功補償設備，可使發(fā)電機多發(fā)有功功率。系統(tǒng)采取無功補償后，使無功負荷降低，發(fā)電機就可少發(fā)無功，多發(fā)有功，充分達到銘牌出力。

五、無功補償減少用戶電費支出

(1)　可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。

(2)　可以減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。

綜上所述，采用無功補償可以提高功率因數(shù)，是一項投資少，收效快的節(jié)能措施。并聯(lián)補償電容器原理簡單、使用方便、運行經(jīng)濟、投資省、可以分組投切保證電壓合格率和合理的功率因數(shù)。我國各地區(qū)配網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)很多地方平均功率因數(shù)偏低，有降低線損的潛力。通過計算，采用補償電容器進行合理的補償一定能取得顯著的經(jīng)濟效益。