無功補償對電能計量影響的研究

胡海泉 徐偉 黃繼華 洪學(xué)才

摘 要：在實際的電力系統(tǒng)應(yīng)用過程中，無功補償對電力系統(tǒng)的電能計量有著很大程度的影響，值得電力系統(tǒng)的工作者和相關(guān)電力系統(tǒng)的教育工作者深思其中的緣由。文章分析和研究了造成電能計量誤差的原因，闡述了在計量過程中無功補償?shù)年P(guān)鍵性，并且論述了無功補償?shù)膸追N形式。找出無功補償對電能計量的影響因素，以此來進一步保證無功補償電能計量結(jié)果的精確性，讓電力系統(tǒng)的運行更加平穩(wěn)和經(jīng)濟，提升了供電品質(zhì)以及用戶滿意度。

關(guān)鍵詞：無功補償 電能計量 電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM714 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（b）-0016-02

1 影響電能計量偏差的因素

1.1 發(fā)電設(shè)備和容性負(fù)載

有功功率指的是用電設(shè)備把電能轉(zhuǎn)化成為其他形式能量的功率，而無功功率指的是在電能轉(zhuǎn)化或者運輸過程中損耗的功率。所謂無功補償就是將擁有容性功率負(fù)荷的裝置跟感性功率負(fù)荷組成一個并聯(lián)電路，感性負(fù)荷需要的無功功率將由容性負(fù)荷承擔(dān)。

1.2 三相電流不平衡

三相平衡的三個電流分量構(gòu)成了三相不平衡。這三個電流分量包括零序電流、正序電流以及負(fù)序電流。而其中除了正序電流外的兩個電流分量都會對電能計量表的顯示造成影響。如果三相負(fù)載在不平衡的狀態(tài)下，就會產(chǎn)生零序電流，其大小跟不平衡程度成正比。零序電流會產(chǎn)生零序磁通，這種磁通導(dǎo)通率極低，因此會產(chǎn)生熱能，而熱能會加速絕緣電阻外皮的老化，導(dǎo)致設(shè)備老化速度加快，使用壽命降低。

1.3 電流諧波

不規(guī)則諧波和高次諧波會導(dǎo)致繼電保護元器件和裝置失靈，從而間接對電能計量造成影響。倘若用電設(shè)備無功負(fù)荷電流增大，會讓供電系統(tǒng)的損耗加劇。

在電能計量過程中，會出現(xiàn)兩種電力用戶，第一種是諧波源用戶，他們是諧波的起源。第二種是被干擾用戶，他們是諧波的承載者。這兩者用戶的計費方式都是一樣。諧波源用戶產(chǎn)生的諧波功率不僅讓其承受了額外的電費支出，同時還對周邊電網(wǎng)造成了干擾。

2 無功補償對電能計量的影響

2.1 提高電力系統(tǒng)中用電設(shè)備的功率因數(shù)

大家知道，輸電線路會有阻抗，如果電流越大，那么在輸電線路中損耗的功率也越大。因此解決辦法是增大電壓，降低電流，減少負(fù)荷電流，從而能夠節(jié)約功率。

零阻抗的設(shè)備是不存在的，所有設(shè)備的損耗功率都在0～1之間波動。變壓器和發(fā)動機在運行的時候，產(chǎn)生的磁場感應(yīng)會消耗無功功率，同時設(shè)備自身的阻抗也會損耗功率，無功補償就是對這些損耗的功率進行補償，從而提升有用功的運用效率。把電力系統(tǒng)的電壓無功補償后提升到0.9甚至達到1，負(fù)荷穩(wěn)定的功率因素也會無限趨近于1，從而降低了電網(wǎng)運輸過程中產(chǎn)生的損耗，提升了電力系統(tǒng)中用電設(shè)備的功率因素，從而降低損耗，達到節(jié)能目的。

2.2 優(yōu)化發(fā)電、變電、輸電設(shè)備的供電能力

電力系統(tǒng)供電能力的大小主要取決于電力系統(tǒng)中各設(shè)備及元件的額定電流。在功率保持固定的情況下，對供電系統(tǒng)的額定功率進行一定程度的限定，在這時采取無功補償可以使功率因數(shù)增大，如此便使有效功率增大，從而增強供電能力。

（1）削弱波動負(fù)荷與沖擊負(fù)荷形成的電壓閃變與電壓波動，排除高次諧波。依照電磁感應(yīng)原理可知，電容在感性負(fù)載電流中，高次諧波可視為短路狀態(tài)，如此便可將高次諧波排除在外，進而使電能質(zhì)量得到有效提升。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)系統(tǒng)采取無功補償之后，功率因數(shù)得到顯著增大，電流與線損率也減小了，供電穩(wěn)定性大大增強，同時還可利用用電設(shè)備容量實現(xiàn)節(jié)能降損目的。

（2）因感性負(fù)載大多都會在運行時伴隨大量感性電流，而這些感性電流并不會做功，屬于無功電流，無功電流損耗在線路和變壓器中產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致配電設(shè)備與變壓器溫度增加，因此使設(shè)備利用率受到削減，當(dāng)溫度達到臨界點后便會損壞設(shè)備本身的絕緣特性，嚴(yán)重的話直接影響設(shè)備。

2.3 三相不平衡的無功補償

針對三相不平衡系統(tǒng)中各相不同的無功功率進行相應(yīng)的補償，該方法非常簡單，而且效果佳。因運行中發(fā)生三相不平衡時產(chǎn)生的負(fù)序與零序分量會導(dǎo)致附加損耗、變壓器飽和及整流器波紋系數(shù)上升等諸多問題，在采用無功補償后便能將三相不平衡負(fù)載轉(zhuǎn)化為三相平衡負(fù)載。

單相電容器分相補償方式即為依照無功大小來投電容進行相應(yīng)的補償，如對于無功大的相就選擇多投電容，而對于無功小的相就選擇少投甚至不投電容，如此便完成三相不平衡的各相無功補償，不過這對不平衡的有功電流不起作用。

3 對用戶無功補償?shù)姆绞?/p>

3.1 集中補償方式

集中補償方式即是將補償電容器集中安裝于用戶變電所低壓母線一側(cè)達到補償目的。該補償方式能夠一定程度地減少供電部門無功功率的輸入，并使電網(wǎng)及用戶變壓器產(chǎn)生的電能損耗降低，而且電容器安裝非常簡單和便捷，能夠有效增大補償設(shè)備的利用率。該集中補償方式可實現(xiàn)電能的高效利用，并一定程度上提升了電力系統(tǒng)的有效功率因數(shù)。

3.2 個別補償方式

個別補償方式即為采用將電容器與發(fā)電機組的引線進行并聯(lián)的方式來達到補償目的。對于供電電壓相對低的低壓電網(wǎng)，大容量發(fā)電電動機組可采用隨機補償方式。這種補償方式節(jié)省了設(shè)備控制所需的人力、物力及財力損耗，大大減少了投資成本，而且發(fā)電機啟動產(chǎn)生的瞬間電壓有所增大，使得設(shè)備開啟更為迅速。這種補償方式能夠使低壓電網(wǎng)無功得到充分補償，而且可補償量很好地控制在合理范圍。

3.3 分散補償方式

將電容器安裝于電力系統(tǒng)中變電室內(nèi)各車間變配電室的母線上，可以有效增大電容器的利用率，不僅能夠平衡無功負(fù)荷，同時還能減少供電線路上無功負(fù)荷的損耗。這種補償方式能夠降低變電室至各車間供電線路的損耗，使車間末端電壓增大。

4 結(jié)語

自從我國電力系統(tǒng)采用無功補償后，損耗降低了接近1/10，設(shè)備的功率因素也提高到了0.9以上，節(jié)約了電能，居民用電支出也降低許多。無功補償在這個過程中起到了至關(guān)重要的作用，電網(wǎng)技術(shù)正在不斷革新，無功補償技術(shù)也正在不斷優(yōu)化。隨著我國傳統(tǒng)的電能計量方式被淘汰，無功電能的計量方式正在逐漸走向前臺，無功補償能夠行之有效地補償電路無功功率，從而有效降低線路和設(shè)備的電能損耗，提升有用功率的比率，提升用電效率，讓用戶節(jié)省電費開支，讓電力系統(tǒng)更加有序平穩(wěn)地運行。

參考文獻

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