浅析工业企业用电的无功功率补偿

王霞

摘要：通过对无功功率进行合理补偿，在一定程度上能够维持系统电压水平，进一步降低有功损耗，同时能够提高网络输送容量，降低费用。

关键词：无功补偿 功率因数 补偿方式

1 概述

随着经济的发展，生活水平的提高，人们的电力需求日趋旺盛，同时对供电质量提出了更高的要求。在这种情况下，电网的用电负荷必然呈现增加的趋势，一方面电力系统的网络结构被改变，另一方面系统的电源分布也发生改变，进而在一定程度上影响系统无功分布的合理性。对于电力系统来说，其无功潮流分布的合理性，首先直接关系到电力系统所提供的电能质量高低，其次对电网自身运行的安全性、经济性等构成直接的影响。此外，电气设备因网络的功率因数、电压的降低等，进而难以充分发挥作用。

2 无功功率对电压的影响

电网的电压质量受电网无功功率高低的影响和制约，对于电网电压来说，借助无功功率进行平衡。无论是电网，还是电力用户，电网电压质量的好坏都会产生重要的影响。

2.1 电压对电力用户的影响

2.1.1 电压过低

缩短了异步机转矩，直接影响其拖动能力和产品质量；降低了电炉功率，同时增加了冶炼时间；另外，照明设备的发光率也大大降低。

2.1.2 电压过高

直接影响电气设备的绝缘寿命；增大电机变压器的铁芯损耗，温度增高，使用寿命缩短。

2.1.3 电压闪变

在电网中，由于冲击负荷能够产生相应的电压，并且电压会突然下降和恢复，进而在一定程度上直接影响电能用户的用电质量。

2.2 电压对电力系统的影响

2.2.1 电压过低

降低了厂用异步机的转矩和转速，使得电厂的正常发电受到影响；电网功率损耗和能量损耗进一步增大。

2.2.2 电压过高

如果电压过高会直接影响高压输电设备的绝缘寿命；变压器的铁芯损耗增大，寿命减短。

3 无功补偿的原因

在生产过程中，对于大多数企业来说，其使用的用电设备都属于感性负载，运行过程中，这些设备一方面从供电系统中吸取有功功率，另一方面同时吸取一定数量的无功功率。在进行生产时，由于经常出现无功冲击负荷，这种冲击是正常取用无功功率的5-6倍，根据电路理论，无功功率的增大在一定程度上将会降低供电系统的功率因数，进而增多了用户的利调电费，企业的经济负担也出现不同程度的增加。所以企业功率因数的高低，反映了用电设备的合理使用状况、电能的利用程度和用电管理水平。因此，对无功功率进行合理的补偿，可以有效地确保系统的电压水平，确保电压的稳定性，进一步降低有功损耗，同时减少发电费用。

4 电力系统无功补偿方式

4.1 维持电压的稳定性，确保无功功率的平衡性。

电力系统无功功率平衡方程为

∑QG+∑ΔС=∑Q+∑Qсe+∑ΔQ

式中∑QG——同步发电机发出的无功功率的总和；

∑ΔС——无功补偿设备发出的无功功率的总和（包括同步调相机、并联电容器、静止补偿器）

∑Q——系统无功负荷的总和；

∑Qсe——厂用无功功率的总和；

∑ΔQ——电力网无功损耗的总和。

为了维持电力系统无功功率的平衡性，通常情况下还需要一定的无功功率备用容量，一般为无功负荷的7%-8%。

4.2 变电站集中补偿方式

通过集中补偿的方式对变电站进行补偿处理，其补偿对象和补偿的目的主要是并联电容器和改善输电网的功率因数。

4.3 低压集中补偿方式

在配电变压器380V侧进行集中补偿，这种无功补偿方式在目前得到普遍使用，对于低压并联电容器柜来说，通常采用自动补偿控制器进行控制，根据用户负荷的实际情况投入相应的电容器进行跟踪补偿。

4.4 用户终端分散补偿方式

当前，随着经济的发展，电力用户的用电量不断增加，同时企业对无功的需求也在增大，在这种情况下，需要对用户末端进行直接无功补偿。

4.5 人工补偿的方式

4.5.1 采用同步电动机补偿

同步电动机与感应电动机相比，其优势主要表现为：

①可以在功率因数超前的情况下运行，通过输出无功功率进而在一定程度上对企业所需要的无功功率进行补偿，使得企业的功率因数大大提高。

②使用低转速电动机与生产机械进行直接耦合，进而省去减速箱。

③当电网频率保持不变时，在这种情况下电动机的转速是恒定的，所以生产率比较高。

④电动机转矩受电压波动较小。

4.5.2 采用并联电容器补偿

企业功率因数不好主要是由于企业感性负载多，感性负载从供电系统吸取的无功功率是滞后功率，即：QL=-3ULsinΦ由于电容需要的无功功率是引前（正值）功率，即：

QC=3UIsinΦ因此如果用一组电容C和感性负载并联，并适当选择电容C值，使QL=QC，则此时系统中所需要的无功功率QL+QC=0，即企业不再向电力系统吸取无功功率了，功率因数等于1。基于这个道理，对于功率因数值达不到规定值的企业，可以采用并联电容器的办法进行人工补偿。

5 无功补偿在生产实践中的一些问题

随着科学技术的发展，在一定程度上推动了无功补偿技术的发展，进而推广并普及了低压侧无功补偿技术，无论是静态补偿，还是动态补偿都取得一定经验。但是，在实践中却存在一些问题，对于这些问题需要给予高度的重视。

5.1 在当前环境下，无功补偿的出发点依然集中在用户侧，并且只是对用户的功率因数进行相应的补偿。然而，要进一步降低损耗，通常情况下需要对电力系统进行综合考虑，通过对全网的无功潮流进行计算，同时对补偿方式、补偿地点进行确定，进而在一定程度上使有效的资金最大限度地发挥效益。

5.2 对于电容器来说，一方面具有抗谐波能力，另一方面有放大谐波的副作用。

5.3 配电网的损耗因无功倒送而增加，同时加重线路的负担，在电力系统中这是不允许的。

6 结束语

进行无功补偿，提高功率因数和搞好无功平衡，研究技术先进的动态无功补偿装置，不仅可以改善功率因数有利于节约用电的问题，更重要的是有益于提高电源品质，使电网的网损降到了尽量低的程度。

参考文献：

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[2]上海铁道学院.电工原理[M].武汉水利水电出版社，1974（06）.

[3]张爱瑜，温志勇.浅谈电力系统中的无功补偿技术[J].鸡西大学学报，2010（04）.endprint