淺談無(wú)功補(bǔ)償裝置與節(jié)能降耗的關(guān)系及應(yīng)用

李超超

摘 要：隨著電網(wǎng)負(fù)荷的加大，線路損耗增大，合理利用無(wú)功補(bǔ)償裝置，能夠?qū)⒕€損降低，把電網(wǎng)電壓質(zhì)量改善、提高效益的作用。本文從電網(wǎng)中無(wú)功功率是怎樣產(chǎn)生、電網(wǎng)中電能損耗的原理以及在整個(gè)電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?，和無(wú)功補(bǔ)償與節(jié)能降耗的理論關(guān)系、無(wú)功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償方式及其優(yōu)缺點(diǎn)、無(wú)功補(bǔ)償裝置工作原理、投入無(wú)功補(bǔ)償裝置前后電網(wǎng)參數(shù)的變化等幾個(gè)方面入手，重點(diǎn)介紹了勝利油田九分場(chǎng)變電站投入無(wú)功補(bǔ)償裝置后，起到的節(jié)能降耗的作用。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償裝置；節(jié)能降耗；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.042

0 引言

隨著電網(wǎng)高負(fù)荷運(yùn)行，設(shè)備投入率顯著增大，用電量大幅增加，由此帶來(lái)的供電線路損耗增大。而在電力系統(tǒng)中的電力負(fù)荷，特別是感性負(fù)荷如變壓器等，電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，這些設(shè)備需要相應(yīng)的無(wú)功功率，通過(guò)外在的合理無(wú)功補(bǔ)償，可以減少線路和變壓器輸送的無(wú)功功率，起到降低電能損耗、增加效益的作用，同時(shí)能夠改善電能質(zhì)量，提高設(shè)備的利用率。

1 無(wú)功補(bǔ)償與節(jié)能降耗的關(guān)系

所謂無(wú)功補(bǔ)償，就是借助無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備向電網(wǎng)中提供必要的無(wú)功功率，從而能夠達(dá)到提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能損耗，改善電壓質(zhì)量的目的。

在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，電能轉(zhuǎn)換為其他形式能源的前提是電源能夠供給無(wú)功功率。有功功率損耗和無(wú)功功率損耗兩部分組成了電網(wǎng)中的電能損耗。

利用合理的無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)所帶負(fù)荷進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，將電網(wǎng)的功率因數(shù)提高，可以減少電網(wǎng)提供的無(wú)功功率，從而減少在輸配電網(wǎng)絡(luò)的傳輸過(guò)程中因?yàn)闊o(wú)功功率所帶來(lái)的能量損耗及電壓降落。

2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)男问郊疤攸c(diǎn)

無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕怯?種：低壓就地?zé)o功補(bǔ)償、低壓集中、分組無(wú)功補(bǔ)償、中壓集中無(wú)功補(bǔ)償。

下面簡(jiǎn)單說(shuō)明這3種補(bǔ)償方式的適用范圍及補(bǔ)償方式的特點(diǎn)：

低壓就地?zé)o功補(bǔ)償：根據(jù)所用電設(shè)備無(wú)功大小，把單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組和用電設(shè)備并連，然后通過(guò)控制及保護(hù)裝置和電機(jī)同時(shí)投切。

該無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：

（1）在源頭上轉(zhuǎn)化了無(wú)功，大量的線路損耗能量能夠被減少，提高變壓器利用率，視在功率得到降低。

（2）用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，投入無(wú)功補(bǔ)償裝置，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，也退出補(bǔ)償裝置。

（3）有占位小、安裝起來(lái)容易等，視在功率得到真實(shí)有效的減少，節(jié)電效果非常顯著。

該無(wú)功補(bǔ)償方式的缺點(diǎn)是：

（1）一次性的投資金額會(huì)較大。

（2）補(bǔ)償量跟隨負(fù)荷的變化也要改變，對(duì)自動(dòng)補(bǔ)償控制器響應(yīng)的要求高，而且如果要進(jìn)行精確的補(bǔ)償，補(bǔ)償電容容量就不能過(guò)高。

（3）同時(shí)，單機(jī)節(jié)電效果不容易測(cè)量。

低壓集中、分組無(wú)功補(bǔ)償：利用低壓開關(guān)將低壓電容器接在配電變壓器的低壓母線側(cè)，控制保護(hù)裝置是利用無(wú)功補(bǔ)償投切裝置，根據(jù)在低壓母線上測(cè)量得到的無(wú)功負(fù)荷而對(duì)電容器的投切進(jìn)行直接控制。

該補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)：

利用低壓集中、分組補(bǔ)償，只能夠?qū)ψ儔浩鞯摹皽u流效應(yīng)”進(jìn)行無(wú)功能量補(bǔ)償。

缺點(diǎn)是：

此無(wú)功補(bǔ)償方式，主要作用是對(duì)低壓側(cè)無(wú)功量的阻隔作用，對(duì)于上側(cè)電網(wǎng)的貢獻(xiàn)大。

中壓集中無(wú)功補(bǔ)償：

將并聯(lián)電容器組裝在變電所的低壓母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞健８鶕?jù)負(fù)荷的大小補(bǔ)償裝置再進(jìn)行自動(dòng)投切，用戶的功率因數(shù)從而得到合理地提高，阻隔了無(wú)功能量，防止無(wú)功能量進(jìn)入上側(cè)電網(wǎng)，減少了對(duì)上側(cè)電網(wǎng)造成的電壓波動(dòng)，降低了電網(wǎng)損耗，保護(hù)了上側(cè)電網(wǎng)。同時(shí)，也放便運(yùn)行維護(hù)，社會(huì)效益比較重大。

3 變電站負(fù)荷用電情況

隨著電網(wǎng)高負(fù)荷運(yùn)行，電氣設(shè)備投入率增大，用電量顯著增加，現(xiàn)將本站各母線段負(fù)荷情況總結(jié)如下：

各母線段功率因數(shù)普遍低于0.92，無(wú)功功率約占有功功率的55%—90%，大量無(wú)功功率的輸送勢(shì)必要增加電能損耗。

從2013年6月份至2014年5月份，九分場(chǎng)變電站的平均功率因數(shù)為0.91。

4 無(wú)功補(bǔ)償裝置

九分場(chǎng)變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置采用集中補(bǔ)償方式，分別對(duì)35kV#I段母線、35kV#II段母線上的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。

每套電容器的主要設(shè)備：限流熔斷器、串聯(lián)電抗器、并聯(lián)電容器組（含保護(hù)用外部熔斷器）、氧化鋅避雷器、信號(hào)和電測(cè)量用一次及二次設(shè)備等。裝置為手動(dòng)投切方式，由用戶根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功需要進(jìn)行投入和切除。

5 無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б?/p>

在全站70%負(fù)荷下投入無(wú)功補(bǔ)償后電流、視在功率、功率因數(shù)（目標(biāo)功率因數(shù)設(shè)置為0.95左右）的變化，無(wú)功補(bǔ)償后母線電壓升高。功率因數(shù)的提高，負(fù)荷電流的減小，視在功率的減小，提高了設(shè)備的利用率，同時(shí)由于電網(wǎng)輸送的無(wú)功功率減小，必然使線路上的損耗減少。

投入電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后，每月，九分場(chǎng)變節(jié)省286.2萬(wàn)kw.h，按照一度電0.5元，九分場(chǎng)變投入電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后每月共節(jié)省157.41萬(wàn)元?？梢杂?jì)算出我廠全年（運(yùn)行365天）電能損耗節(jié)約情況：全年電能損耗減小3432萬(wàn)kw.h，節(jié)約共計(jì)1888.9萬(wàn)元，為公司降低生產(chǎn)成本、增加效益起到了一定的作用。

6 結(jié)論

綜上所述，科學(xué)合理的應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)我站負(fù)荷中的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償后，一方面由于負(fù)荷電流的減小，間接的增加了變壓器的容量，提高了設(shè)備的利用率，為公司安全生產(chǎn)提供了保證，同時(shí)由于負(fù)荷電流的較小，降低了用電設(shè)備的發(fā)熱量，延長(zhǎng)了用電設(shè)備的使用壽命；由于電網(wǎng)中輸送的無(wú)功功率的減少，負(fù)荷電流的減小。直接降低了輸電線路的電能損耗。