配电网无功功率消耗分析 及 抑制

王俊立 李建馨 孙秀华 李长敏

（大港油田公司第六采油厂 天津 300280）

变压器的空载损耗以及在传输功率过程中的损耗相当大，尤其是无功功率消耗较电能损耗大得多。近十几年来，变压器技术发展迅速，由仿苏的热轧硅钢片变压器（SJ、SJ1等），到冷轧硅钢片变压器（S1、SL1等），再到现在通用的低损耗节能变压器（S7、S9、S11等），一直到目前最先进的非晶态变压器。随着每一次新工艺的应用、技术的进步，都使变压器的能耗标准降低，其中下降最多的为空载损耗（见图4-1），这就意味着无功功率消耗降低很多。

非晶态变压器是以后的发展方向，非晶态合金铁心的变压器与同电压等级、同容量硅钢合金铁心变压器相比，空载损耗要降低75%～80%。空载电流可下降80%左右。

关于变压器的负载率及经济运行节电，胡景生教授有专著，这里不再赘述。

图4-1 100KVA变压器空载损耗对比（单位：W）

对于三相异步电动机本身技术来讲，近几年技术没有太大的突破，仅是由JO系列到目前的Y系列电机。因为三相异步电动机本身就是效率很高的用电设备。由图3-4三相异步电动机的工作特性知道，降低其无功功率消耗及控制其吸收大量无功功率主要是从选择恰当的负载率来考虑。为此，近来针对油田电力拖动的特点，尤其是根据机采系统的特殊要求（重载启动，轻载运行，负载变动大）使用了超高转差节能电机、永磁同步电机等节能电机做拖动设备并辅以抽油机参数调整、应用双驴、下偏杠铃复合平衡抽油机来避免电机“大马拉小车”，提高其负载率。特别是永磁同步电机的应用是油田配电系统的一大突破，由电机学知识知道，三相同步电动机机械特性比三相异步电动机特性硬，其转速不随转矩改变，另外由于使用了铁铷硼稀土材料做转子电枢，不需无功励磁电流，所以无功功率消耗下降很多，而且其在20%—120%负载范围内均可保持较高的功率因数。

表4-1为永磁同步电机与Y系列、超高转差电机的节能数据对比。

另外，针对采油六厂稠油开发，为降低油井冲次，使用了永磁同步电动机配变频调速控制柜替代原有的电磁离合器调速电机，收到了很好的节能效果。

3、就地补偿无功提高配电系统的功率因数控制无功功率的流动

利用电容器的容性负载性质（电流超前电压），就地补偿感性负载无功，可避免从上一级系统吸取大量无功功率，相应提高了功率因数，减少了无功功率消耗。

（1）：补偿原理

图4-2 电容补偿原理

图中：RΣ——包括变压器B1以及线路L在内的总电阻

QK——无功补偿容量

所以，当 QK越接近 Q2，ΔP′越小

（2）、补偿容量的计算公式

QK=P（tgφ1-tgφ）=Q1-Q2（4—3）

表4-1

tgφ1——补前的正切值

tgφ——补后的正切值

A、集中补偿（线路结点，联合站配电室及变压器侧）

图4-3所示QK1及QK2为集中补偿

B、就地补偿（用户侧）

图4-3所示QK3为就地补偿

表4-2 为采油六厂2006年安装高压电容补偿的效果对比

目前采油六厂6KV线路集中补偿容量为3750千乏低压集中补偿为1850千乏，就地补偿为820千乏。

4、提高配电系统的运行电压水平降低无功功率消耗

由式3-10可知，增大U，可降低各种电气元件的无功功率消耗及 （电能损耗），据计算电压提高5%，可降低9%。提高运行电压水平可通过改变变压器的分接头及缩小供电半径减小电压降落来解决。

但是，在提高运行电压水平时，运行电压不得高于额定值的10%，否则由于磁饱和的影响，无功反而增加，造成电能损耗加大。在配电系统运行中，电压升高主要是由于局部过补偿引起的。

七、结束语

降低无功消耗及控制无功流动既需要技术措施又需要管理措施，需要电力系统内统筹兼顾，才能切实见到效果。