无功补偿对低压电网功率因数的影响

关键词: 节电技术  功率因数  无功补偿 

        0 引言

        无功补偿，就其概念而言早为人所知，它借助于无功补偿设备必要的无功功率，以系统的功率因数，降低能耗，电网电压质量。无功补偿的配置原则：①总体平衡与局部平衡相，以局部为主。②电力补偿与用户补偿相。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。，无功功率在网络中的输送，要尽地就地补偿，就地平衡，由电力和用户补偿。③分散补偿与补偿相，以分散为主。补偿，是在变电所装设容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等的无功补偿。补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，变电上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但降低配电网络的无功损耗。用户需要的无功变电下的配电线路向负荷端输送。地降低线损，无功功率在，就应在补偿。，中、低压配电网应以分散补偿为主。④降损与调压相，以降损为主。

        1 功率因数的主要因素

        1.1 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备 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负载下无功功率值两所组成。要异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。，电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其低负载运行状态。

        1.2 供电电压超出规定范围也会对功率因数的 当供电电压高于额定值的10%时，磁路饱和的，无功功率将增长得很快，据资料统计，当供电电压为额定值的110%时，工厂的无功将35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也而使它们的功率因数。但供电电压降低会电气设备的工作。，应当措施使电力系统的供电电压尽稳定。

        1.3 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的

        1.4 论述了电力系统功率因数的主要因素，要寻求行之的、能够使低压电力网功率因数的实用方法，使低压网能够无功的就地平衡，降损节能的。

        2 低压配电网无功补偿的方法

        功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、补偿。

        2.1 随机补偿 随机补偿将低压电容器组与电动机并接，控制、保护装置与电机，投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种可地用电无功负荷。随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁补偿容量。投资少、占位小、安装容易、配置灵活，简单、事故率低等。

        2.2 随器补偿 随器补偿是指将低压电容器低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电无功负荷的主要，轻负载的配变而言，这损耗占供电量的比例，从而电费单价的。随器补偿的优点：接线简单、管理、能地补偿配变空载无功，农网无功基荷，使该无功就地平衡，从而配变率，降低无功网损，较高的经济性，是补偿无功最的手段。

        2.3 补偿 补偿是指以无功补偿投切装置控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿。适用于100kVA的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿，补偿好。补偿的优点是运行灵活，运行工作量小，比前两种补偿寿命延长、运行更。但缺点是控制保护装置、首期投资。但当这三种补偿的经济性接近时，应优先选用补偿。

        3 无功功率补偿容量的选择方法

        无功补偿容量以功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指和局组补偿）。

        3.1 单负荷就地补偿容量的选择的几种方法

        3.1.1 美国资料推荐：Qc=(1/3)Pe 

        3.1.2 日本方法：从电气计算日文杂志中查到：1/4~1/2容量计算 考虑负载率及极对数等因素，按此法选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90。此法在节能技术上应用，对情况都可行，适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿较差。

        3.1.3 经验系数法：电机极数不同，按极数大小经验系数选择容量 接近需要的电容器，采用方法在70%负荷时，补后功率因数可在0.95~0.97之间 

        电机容量大时选下限，小时选上限；电压高时选下限，小时选上限4、Qc=P测试方法此法适用于任何感性负荷需要精确补偿的就地补偿容量的计算。

        3.1.4 测试麻烦，可以按下式：Qc≤ √3UeIo×10-3 (kvar)

        Io-空载电流=2Ie(1-COSφe ) 瑞典电气公司推荐公式：Qo        若电动机带额定负载运行，即负载率β=1，则：Qo        电机学知识可知，Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行下，此式来选取是的。 

        3.1.5 按电动机额定数据计算：Q=k(1-cos2φe )3UeIe×10-3(kvar)

        K为与电动机极数的系数

        极数： 2 4 6 8 10

        K值： 0.7 0.8 0.85 0.9　

        3.2 多负荷补偿容量的选择 多负荷补偿容量的选择是补偿前后的功率因数来。

        3.2.1 对已生产企业欲功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm　。式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2意义同前，tgφ1由有功和无功电能表读数求得。

        3.2.2 对设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：

        Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)。式中Kn为年平均有功负荷系数，取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。多负荷的补偿电容器安装简单，运行、率较高。但电气设备不连续运转或轻负荷运行时，会过补偿，使运行电压抬高，电压质量变坏。方法选择的容量，低压来说最好采用电容器组自动控制补偿，即负荷大小自动投入无功补偿容量的多少，对高压来说应考虑防过补偿措施。

        4 无功补偿的效益

        在现代用电企业中，在众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%,把功率因数到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。　　

        5 结论 

        文中探讨了无功补偿技术对用电的低压配电网的功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了功率因数的主要因素和功率因数的方法，了如何无功功率的补偿容量，补偿技术经济、、安全，节约电能的目的。