浅析有关无功补偿的问题

2019-12-17陈菊华

商情 2019年52期

【摘要】电力负荷的特点是经常变化的，不但按小时变、按日变，而且按周变，按年变，同时负荷又是以天为单位不断起伏的，具有较大的周期性，负荷变化是连续的过程，一般不会出现大的跃变，但电力负荷对季节、温度、天气等是敏感的，不同的季节，不同地区的气候，以及温度的变化都会对负荷造成明显的影响。电网无功平衡是保证电压稳定的基本条件，由于电力系统中无功功率的发、供、用呈现强烈的分散性，無功功率只有在分层、分区，分散合理平衡的基础上，才能实现电网电压的合理分布和维持电网的稳定运行。无功补偿就是无功功率人工补偿，以提高供电系统功率因数。电力系统和电网中的无功补偿装置对于降低成本、降低线损以及提高效益等方面起着至关重要的作用。本文主要介绍了无功补偿问题。

【关键词】电力系统无功补偿补偿方法

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，这些感性负载在实际运行中，都需要向电源索取滞后无功，实现能量的转换，带动设备做功。为了补偿这部分滞后的消耗，比较普遍的方法是电容器并联补偿方式。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源无功负担。由于减少了电网电源无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。

1.无功功率的意义

无功功率对供电系统合负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是感性负载。因此，为了输送有功功率，就要求送电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的办法就是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率。

2.无功功率补偿方法

电力系统中功率主要有有功功率、无功功率、视在功率三种，有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示

φ角为功率因数角，它的余弦（cosφ）是有功功率与视在功率之比即cosφ=P/S称作功率因数。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。

无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。采用并联电容器进行无功补偿的主要作用：

2.1提高功率因数

如图2所示，由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后（补偿量Qc=Q1-Q2），功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2>cosφ1提高了功率因数。

2.2降低输电线路及变压器的损耗

三相电路中，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。

2.3改善电压质量

线路中电压损失ΔU的计算公式

由上式可见，当线路中，无功功率Q减小以后，电压损失ΔU也就减小了。

2.4提高设备出力

如图3所示，由于有功功率P=S·cosφ，当供电设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，即功率因数角由φ1到φ2，则设备可以提供的有功功率P也随之增大到P+ΔP，可见，当增加了无功补偿装置以后在一定的范围内增加有功设备的出力而不需要增加供电设备的视在功率，从而提高了供电设备的带负载能力。

3. 结束语

无功补偿涉及到电网输出母线、变电所、用户母线及各种电气设备，最常用的无功补偿装置为电容器，而在无功补偿时又要同时考虑设备以及技术方面的各种问题，正确解决好投入成本与最佳方案之间的关系，实现系统最经济合理的运行方案，创造更高的企业效益。