改进功率补偿提高供电效率的方法

陈涛

【摘  要】电力资源在我国经济发展和社会生产实践中的作用发挥巨大，所以稳定电力资源的供应有突出的现实意义。从现阶段的电力系统供电分析来看，供电效率问题影响了电力能源价值的发挥，所以积极的进行供电讨论分析有突出的现实价值。从实践研究来看，提高功率补偿效果能够有效的促进供电效率的提升，所以掌握功率补偿的科学方法非常必要。文章对功率补偿提高和供电效率提升的方法做分析与讨论，旨在为实践提供帮助和指导。

【关键词】功率补偿;供电效率;方法

談到电力工业，供电系统首当其冲。供电效率的高低，直接影响到供电系统的可持续发展和环保质量。而影响供电效率的，又必须涉及功率因数，二者密切相关。按照行业专业理论来解释，功率因数是实际消耗的功率与电力供给容量之比值。所以功率因数越高，电力在传输过程中即可减少无谓的损失并提高电力的利用率。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供电设备的生产能力，减少线路损失，改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，我们在实践工作中，需通过无功补偿提高功率因数，以达到降损节能、提高电网安全运行的效果。

一、各项影响功率因数的因素

在交流电路中，电压与电流之间的相位差（Φ）的余弦叫做功 率因数，用符号 cosΦ 表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即 cosΦ=P/S。

功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为 1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于 1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

具体在供电行业中，现实存在的几种影响功率因数不外乎有以下几种：当电压高于额定值的 10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，影响电气设备的正常工作;异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素，而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下的无功功率增加值 2 部分所组成。这就是说异步电动机和电力变压器成了耗用无功功率的主要设备。除此，电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响。

无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的。虽然在实际操作中可以采取某些措施来提高局部地区的电压水平，但整个系统的无功功率仍然不足，系统的电压质量得不到全面改善。这种平衡是系统无功功率不足时达到的平衡，是由于系统的电压水平下降，无功功率负荷本身具有的电压调节效应，使得全系统的无功功率需求有所下降而达到平衡;是由于系统的电压水平下降，无功功率负荷本身具有的电压调节效应，使得全系统的无功功率需求有所下降而达到的。

二、实现功率补偿的一般方法

功率补偿是借助于补偿设备提供必要的功率，以提高系统的 功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。在低碳的时代趋势下，运用功率补偿方法与技能，提高供电功率因数，从而实现节能的目标成为了电力行业的不二选择。我们必须要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的实用方法，使低压网能够实现无 功的就地平衡，达到降损节能的效果。

功率补偿我们通常采用的方法主要有 3 种：高压集中补偿、低压成组补偿和低压分散补偿。下面简单介绍这 3 种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

高压集中补偿是将高压移相电容器集中装设在变配电所的10 kV 母线上，这种补偿方式只能补偿 10 kV 母线前（电源方向）所有线路上的无功功率，而此母线后的厂内线路没有得到无功补偿，所以这种补偿方式的经济效果较后 2 种补偿方式差。采用这种补偿方式，会对高压电容器的安全运行造成严重影响。

低压成组补偿是将移相电容器装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的车间变电所主变压器和厂内高压配电线及前面电力系统的无功功率，其补偿范围较大。由于这种补偿能使变压器的视在功率减小从而使变压器容量选得小一些，比较经济，而且它安装在变电所低压配电室内，运行维护方便，同时也有利于低压移相电容器的安全稳定运行。

低压分散补偿，又称个别补偿，是将移相电容器分散地装设在各个车间或用电设备的附近。这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率，因此它的补偿范围最大，效果也较好。但是这种补偿方式总的设备投资较大，且电容器在用电设备停止工作时，它也一并被切除，所以利用率不高。

功率补偿改善了电能质量使电压合格率提高，电压波动减小，提高了电网安全运行的可靠性。补偿后电网不必向用户输送大量无功，发电设备可以减少输出功率，线路损耗和电压降也因输出电流减少而降低。输变电变压器也会因为不必承担大量无功而有效输出容量增加而获得“增容”。对于供电企业而言，若能有效地处理好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且还能够有效地降低电能损失，对用户而言，由于线路压降减小，用户端电压提高，可以使一些电压低落的用户恢复正常供电。电压合格率的提高可以让用电设备工作在额定状态，发挥出最大效益并延长使用寿命。功率补偿的社会效益及经济效益都会是非常显著的。但在具体的实际应用中，供电方应根据各自的实际情况，作出科学的选择。

三、科学确定补偿容量

对于变（配）电所，安装的容性无功量应等于装置所在母线上的负载按提高功率因数所需补 偿的容性无功量与变压器所需补偿的容性无功量之和。负载所需补偿的装置容量 kva（r千乏）按下式考虑：

Qc1=P（tg1-tg2）

式中，Qc1 为负荷所需补偿的容性无功量（kvar）;P 为母线上的平均有功负荷功率;1 为补偿前的功率因数角;2 为补偿后的功率因数角。

变压器所需补偿的装置容量 kva（r千乏）按下式考虑：

Qc2=（UK%/100+I0%/100）Se

式中，Qc2 为变压器所需补偿的容性无功量（kvar）;UK%为变压器阻抗电压的百分数;I0%为变压器空载电流的百分数;Se 为变压器额定容量（kVA）。

结束语

综上所述，供电效率的提升对于电能力的体用率提高有重要的意义，这对于电力系统价值的稳定发挥有突出的作用，所以积极的强调供电效率提高现实价值。文章对功率补偿的具体方法做分析与讨论，并对提高供电效率的措施做探讨，提高实践中的供电效率，同时不断的完善整体供电效率。

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（作者单位：国家能源集团神东煤炭集团供电中心）