无功补偿与节能降损
基于节能降损的工程施工用电无功补偿
０ 引 言
以水 电站枢纽工程为例 ，主体施工阶段用电量 比较大．作为现代能源的主导 ，水利
水电行业 、长期经营发展的企业也需要及时转变观念 ，在节能降耗上应加大投入．近几 年来 ，其工程施工用电无功补偿技术正在积极地推广应用． 水电站枢纽工程一般由挡水建筑物 、泄水建筑物 、进水建筑物 、引水建筑物 、平水
Ｖｏ１ ． ２ ８ Ｎｏ ． １
文章编号 ：１ ０ ０ １ ４ ２ １ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ｏ １ — ０ ０ ７ １ —１ ０
基于节能 降损 的工程施工用 电无功补偿
王 纯 高
（ 中国葛洲 坝集 团公 司，湖北 宜昌 ４ ４ ３ ０ ０ ２ ）
摘
要 ：理论上分析 了提高功率 因数对于节约电能 ，降低损耗 ，提高输配 电设备 的供 电能力
在功率之 间的关系，如图 ｌ 所示．其关系式为：
ｓ ： ： ｐ ２ ＋ Ｑ ：
ｓ ＝、 ／
（ １ ）
式 中 ：Ｐ为有 功 功率 ；Ｑ为无功 功率 ；Ｓ为视 在功率 ．
南图 １ 可 以看 出 ，在一 定 的有 功功 率 下 ，施工 用
电功率 因数 ｃ ｏ ｓ ￣ ｐ 越 小 ，则所需 的 无功功 率越 大 ，为满
第２ ８卷
率因数长期处在 ０ ． ７ 左右．由于功率因数过低 ，输配电系统线路传输 电流增加 ，各供配 电设备容量得不到充分利用 ，限制 了供 电能力［ ” ．诸如感应电动机 、电力变压器 、电焊 机等这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率还要 吸收无功功率以产生这些设备正常 Ｔ作所必需的交变磁场．然而在输送有功功率一定的情况下无功功率增大就会降低供电 系统的功率因数．因此功率因数是衡量企业供电系统 电能利用程度及 电气设备使用状况 的一个具 有代 表性 的重要 指标 ．从 节约能 源 ，提高输 配 电系统 的利用 率 ，改善 供 电质 量
无功就地补偿方式的节能分析
和高压输电线路的无功损耗 ， 但这种补偿方案对 ｌｋ 配电电网 ＯＶ
的降损不起作用。
２２ 分散就地补偿 ． 电容器接在高压配电装置或动力箱的母线上， 对附近的电 于配电变压器的数量多， 安装地点分散， 因此补偿工程的投资较
目 前某些企业现有供电系统 自然功率因数偏低。约为 ０５ ．
作者简介： 付乔（ ９０一） 男， １７ ， 四川成都人 ， 讲师， 在读研 究生 ， 主要从 事电气 自动化研 究。ｆ
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５ ２
宜 宾 学 院情况和效果都不理想。因此， 对随机补偿需加强宣传力度，
增强节能意识， 同时应针对不同用电设备的特点和需要， 开发研
—
０７致使用电设备容量大， ．， 裕量大， 耗能高， 效率低。线路损耗
严重 ， 机电设备事故较多， 使企业投资及年运行费用加大， 导致成 动机进行无功补偿。补偿后功率因数高， 降损节能效果好。但由
本较高。为此， 企业必须提高功率因数。
最常见的方法是在感性负载两端并联电容器， 其电路如图 １
图１ 感性负载并联电气线路示意图 图２ 感性负载并联电器向量图
能措施。由于随机补偿的投资大， 确定补偿容量需要进行计算， 以及管理体制、 重视不够和应用不方便等原因， 目前随机补偿的
可见， 并联电容器后可使并联点以前的功率因数提高， 并使
收稿 日期 ：０ ７—１ ２０ ０～２ ８
功率因数偏低， 有降低线损的潜力。通过并联电力电容器等容性 调相机、 静止补偿器等， 一般集中接在变电站 ｌｋ 母线上， ＯＶ 这种
补偿变电站主变压器 设备 ， 可提高电网的功率因数， 减少网络无功输送 ， 从而降低有功 补偿可提高系统终端变电所的母线电压， 损耗， 改善电网电压质量。
采用无功功率补偿装置对技术降损的分析
采用无功功率补偿装置对技术降损的分析摘要：无功补偿作为电网安全、经济运行的一个重要手段，一直受到高度的重视。
它对提高系统电压水平，降低线路损耗，改善电厂功率因数，增强系统稳定起着十分重要的作用。
无功补偿由于可以有效地提高电压，减少了线路上的无功流动，降损效果明显，尤其是在低压配电网络中，无功补偿装置的降损效果非常明显。
关键词：无功功率；补偿装置；技术降损中图分类号：tm73文献标识码：a文章编号：1009-0118（2013）01-0277-01一、国内外研究动态随着现代工业和电力企业的不断发展，电能传输的距离和容量日益增大，世界各国工业用户对电能质量的要求变得越来越高。
可是，各大企业广泛采用异步电动机和变压器，使得系统功率因数变低，电压波动加大，因此无论从提高输电网的传输能力，降低损耗，提高系统稳定性，还是从提高供电质量的角度，都需要大量的无功补偿装置。
长期以来，在我国，由于电力用户功率因数低，又存在大批冲击性、波动性负载，导致大量无功功率在低压配电网内传输，使线损率增大。
农电电网（我国将10kv及其以下电网划规农电网管理）的负荷多是小容量的异步电动机，配套又不尽合理，功率因数较低，因而影响了发电机的有功输出，使发电机效率低、成本高，降低了输电、变电设备的供电能力，增大了线路上的电压损失，使电压质量低劣，电能损失增加，据统计农电网损失约有60%是属于10kv及以下的配电网的，所以提高农电网的功率因数有很大的经济意义。
我国在总体线损率水平的下降得益于输电主网架结构的优化以及自动化水平的提高。
特别是特高压电网的建设，解决了长距离输电，损失较高的问题，有力的支持了降损工作。
但是，我国目前的配电网线损水平滞后于主网。
主要原因是存在配网网架结构薄弱、设施老化、供电半径过长等问题。
在配网线损管理中，由于电网结构不尽合理、经济运行水平不高、高损老旧设备较多，经济性矛盾日益突出。
为此，我国仍需在技术上充分利用配电设备，通过优选变压器及电力线路经济运行方式和负载经济调配及变压器与供电线路运行位置的优化组合等技术措施，从而最大限度地降低变压器及供电线路的有功损耗和无功损耗；在管理上推进配电网线损的承包考核，落实线损责任；通过技术和管理两个方面继续推进配电网的降损工作。
无功补偿节能技术
无功补偿节能技术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，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性电抗所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了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。
无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的降损节能措施。
电网中常用的无功补偿方式包括：①集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组；②分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；③单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。
加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗减小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
确定无功补偿容量时，应注意以下两点：①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。
②功率因数越高，每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
无功补偿具有显著优点：◎改善电能质量电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。
合理安装补偿设备可以改善电压质量。
负荷(P+JQ)电压损失ΔU简化计算如下：ΔU=(PR+QX)/U(1)式中 U-线路额定电压，kV P-输送的有功功率，kW Q-输送的无功功率，kvar R-线路电阻，Ω X-线路电抗，Ω安装补偿设备容量Qc后，线路电压降为ΔU1，计算如下：ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U(2)很明显，ΔU1＜ΔU，即安装补偿电容后电压损失减小了。
由式(1)、(2)可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下：ΔU-ΔU1=QcX/U(3)由于越靠近线路末端，线路的电抗X越大，因此从(3)式可以看出，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
◎降低电能损耗安装无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿设备后功率因数由cosφ提高到cosφ1，因为P＝UIcosφ，负荷电流I与cosφ成反比，又由于P＝I2R，线路的有功损失与电流I的平方成正比。
无功补偿装置在10kV配电网节能工程中的应用
Ａ Ｃ
适应系统无功负荷容量不 断增长 的要求 ，在 配 电网系 统 中应该预 留足够 多无功容量作 为系统备用 容量， 以 确保整个系统 中所有无功功率源发 出的无功 容量 能够
图 １ ０Ｖ 配 电 网无 功 优 化 控 制 示 意 图 １ｋ
Ｐ Ｒ＋Ｑ Ｘ
Ｉ ｉ
—
Ｕ
、ｌ （ １ ）
当配 电 网系统 并 联无 功 补偿 电容器 后 ，这 整个 配 电 网系 统 的 电压波 动 又可 以近 似 表示 为：
△Ｕ — （ Ｑ－Ｑ ） ｘ
ｃ
—
不相 同，从大量实际工作经验可知 ，不同无功补偿模式
ｆ ９、
下其单位容量的综合投资经济效益情况大致如表２ 所示：
网络系统 ，同时也是连接发 电厂 、高压输配 电网络 、 以及 终端 电力用 户 的重要环 节 。 由于 １ ｋ 中低 压 配 ｖ Ｏ 电网作为配 电线路末端直接与终端 电力用户相连 ，其
运 行 可 靠 性 、节 能 经 济 性 直 接 影 响到 电力 企 业 电 能供
应 的综合服务水平 。加上用户对 电能容量和供 电可靠 性 要求 的不 断提 高 ，用 户对 １ ｋ 中低压 配 电网运行 ０Ｖ 的安全、经济、 以及优质服务等方面也提 出了更 高的
等进行 完善统计分析，并结合配 电网实际结构特性 ，
以 电动 机 随 机 补 偿 和 低 压 变 压 器 随 器 补 偿 为主 要 无 功 补 偿 模 式 ，辅 助 变 电站 高 压 集 中补 偿 和 线 路 集 中补 偿 等 多 种 模 式 ， 从 而 构 筑 完 善 的 １ ｋ 配 电网无 功 补偿 优 ０Ｖ 化策 略 ，从 而达 Ｎ ｌｋ 配 电网系 统节 能 降耗 的 目的 。 ｏｖ
浅谈输电网降损与无功就地补偿技术的应用
36科技资讯科技资讯S I N &T NOL OGY I NFORM TI ON2008N O .14SCI ENC E &TEC HNO LO GY I N F O RM ATI O N工业技术功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。
对于农村用电负荷来说，主要是一些小加工业及照明负荷，其中大部分用电设备为感性负载，其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。
通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。
我们知道功率因数的大小取决于所接负载的性质,当电路中接入纯电阻负载时,电压与电流同相位,c os φ=1,功率因数最高。
在实际使用中,接入交流电路的负载多数属感性,如农业生产机械中使用的异步电动机\交流接触器\电动机启动补偿器及照明用的日光灯都是感性负载。
由于感性负载的电流滞后于电压，即电压与电流之间有相位差，φ≠0，功率因数c os φ总是小于1。
在感性负载的两端并联一个适当的电容器，便可把设备的功率因数提高，从而降低电能损耗。
1无功补偿的意义1.1电源设备能充分利用例如某电源变压器额定容量S=5000kV A ，如果它所带的负载功率因数为0.5，则变压器所能输出的额定平均功率即有功功率P=S ×cos φ=5000×0.5=2500kW 。
当负载功率因数为1时，输送的平均功率P=5000×1=000kW 。
1.2降低供电线路上的电能损耗当电压一定，输送到负载的功率也一定时，流过线路的电流为：I =P/Uc os φ上式表明电流与功率因数成反比，功率因数越高，则电流越小。
面供电线路总是有电阻存在的，电流越小，导线上的功率损耗△P =I 2R L 也就越小。
1.3减少线路上的电压损失因为线路上总是有一定阻抗的，线路上的电压损失△U L =I Z L ，电流I 减少，电压损失△U L 也就减少，有利于保持负载端的正常电压。
无功补偿在降损管理中应用文论文
浅析无功补偿在降损管理中的应用摘要：供电企业要实现最大限度的节约和降低能源消耗，一是要降低有功损耗，二是要尽可能地减少和降低无功电流造成的损耗。
本文结合实际，对无功补偿的相关问题进行分析和研究。
关键词：无功；无功补偿的原理；计算；效果节约能源是国家发展经济的一项长期的战略任务。
它不仅关系到用能单位的经济效益，而更重要的是节能可缓解能源供应的短缺、保护环境、保证国民经济的可持续发展。
节约和降低能耗是我们工作一贯的追求。
对于供电系统来说，降低无功电流造成的损耗，即改善供电系统的功率因数是很重要的一项工作。
所以对无功补偿的相关问题进行认真地分析和研究是十分必要的。
1 为什么要进行无功补偿生产中的电器设备多为感性负载，如交流异步电动机、变压器、电焊机等都是感性负载，其中应用最多的交流异步电动机空载时的功率因数很低仅0.2~0.3，满载时的功率因数也只能达到0.7~0.9。
在照明器具中，如带整流器的日光灯、高压汞灯等，也都是感性负载，它们的功率因数也都比较低。
日光灯的功率因数约0.45~0.6。
功率因数低，会造成以下后果。
1.1 电源设备不能充分利用对于电源设备来说，负载功率因数越低，电源设备如发电机、变压器能够供出的有功功率就越小，设备的供电能力得不到充分发挥利用。
1.2 损耗增大由于机械负载所需要的功率不变，所以电力拖动设备的有功功率p也应该不变。
因为p＝uicosφ，电源电压u不变，如果保持有功功率p不变，若cosφ值下降，则负载电流i值必须增大。
负载电流的增大，就造成供电线路的电流增大，i2r加大，因此，势必造成功率损失增大。
1.3 线路电压降增大电流增大则压降加大，对保证线路末端电压合格十分不利。
基于以上种种原因，进行无功补偿提高功率因数有着重要的经济意义。
2 如何进行无功补偿在交流电路中，电感元件在电路中进行的是电能和磁场能的相互转换。
在能量转换过程中，其无功电流的相位滞后于电压相位90°。
从节能降耗谈供配电系统无功功率因数补偿
耗 降低 ２ 左 右 。 ０
１ 企业 能 耗 现 状
电能是 主要 的二次 能源 ， 有公 司主要经 营矿产 稀
３ 无 功 补偿 提 高 功率 因数
本 文主要探 讨影 响电 网功 率 因数 的主要 因素 、 确
资源 的 勘 察 、 选 、 炼 ， 力 发 电， 械 加 工 等 。 定补偿 容量 的技术 方法 以及 提高 功率 因数 的无 功 补 采 冶 水 机 ２０ ０ ５年共 消耗 各种 能源折 标 准煤 １ ４ ． ２ｔ 其 中 偿 方式 。 ５７ ９ ６ ， 电耗 ９９ ５ １ （ １ ． ６ｔ当量值 ） 占总 能耗 的 ６ ． ５ 说 明 ３ １ 影 响 功 率 因数 的 主 要 因 素 ２ ９ ％， ．
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新
疆
有
色
金
属
第 ２期
从 节 能 降耗谈 供 配 电系统无 功 功率 因数 补偿
刘 世 林
（ 疆 有 色稀 有 金 属 有 限 责 任 公 司 富 蕴 ８ ６０ ） 新 ３使用状况和利用程度的具有代 表性 的重要指标， 是保证电网安全、 也 经济运行的一项 主要指标 。无
企业 因感性 负载较 多 ， 仅仅依靠 提 高 自然 功率 因
需 功 率 因数是企 业 电器 设 备使 用 状 况和 利用 程 度 数 的办法 已经远不 能满 足工厂对 功率 因数的要 求 ， 的具有 代表性 的重 要 指标 ， 是保 证 电 网安 全 、 济 要 装设无功 补偿装 置 ， 也 经 对功 率 因数 进行人 工补 偿 。当
运行 的一项 主要 指标 。采 用无 功 功 率 因数 补偿 则 是 企 业感性 负载 比较 多时 ， 它们从供 电 系统 吸取 的无功 现阶段 降低供 配 网线 损 ， 高功 率 因数 最 切 中时 弊 ， 是 滞后 （ 值） 提 负 功率 ， 如果用 一组 电容器 和感性 负载并
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无功补偿与节能降损，提高线路和变压器的输送能力(1)
北极星电力网技术频道作者: 2011-1-5 15:33:45 (阅907次)
所属频道: 电网关键词: 无功补偿节能降损输送能力无功补偿是电网运行中最常用、最有效的降损节能技术措施之一。
它是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高电网的功率因数，降低损耗，改善电网电压质量。
一、对电力用户
在实际工作中，我们发现一些电力用户对无功补偿的积极性不高，由于他们在认识上存在误区，因此总认为无功补偿是供电公司的事，与用户没有多大关系，进行无功补偿对用户没有多大好处。
其实，无功补偿不仅对供电公司有利，而且对电力用户也有很大好处。
为便于电力用户理解，简单分析如下：
无功补偿的实质是要尽量减少无功功率在网络中传递，设法就地安装无功电源，从而满足电力用户及网络元件对无功功率的需求。
变电站安装的电容器装置只能减少110kV、35kV线路中无功功率的传递，降低110kV、35kV线路的损耗，而电力用户安装的的电容器装置，能减少整个网络中无功功率的传递，从而能降低整个网络的线路损耗，改善整个网络的电压质量。
具体地说，电力用户安装无功补偿装置的好处有：
1．实行力率收费，可减少电费支出。
力率电费是指电力用户感性负载无功消耗量过大，造成功率因数低于国家标准，从而按电费额的百分比追收的电费（详见功率因数调整电费表）。
高压计量的用户：
力率电费＝（电度电费+基本电费）×罚款比例
奖励电费＝（电度电费+基本电费）×奖励比例
低压计量的用户：
力率电费＝电度电费×罚款比例
奖励电费＝电度电费×奖励比例
电度电费是指动力电费，不包括照明电费，照明是不收力率电费的。
对于低压计量的用户电度电费中还包括线损电费和变压器的有功损失电费。
高压计量的用户当变压器的容量超过315KVA时收基本电费，基本电费是按变压器的容量来收取的。
2．减少了电能损失。
因为ΔP＝（）2×R，所以ΔP与功率因数的平方成反比，如果用户的功率因数从0.7提高到0.95，功率损失可减少46%，如果功率因数从0.7提高到0.90，则功率损失可减少40%，效果是明显的，因此，提高用户功率因数是节约电能的重大措施。
3．可选用截面较小导线：
因为Ｉ＝，功率因数提高后，电流数值下降，导线截面可相应减少。
4．可选用较小容量的变压器。
因为视在功率S＝，功率因数提高后，S值相应下降，可选用较小容量的变压器，减少变压器的一次性投资、增容时的贴费和支付给电业部门按变压器容量收取的基本电费；从另一方面说，如果设备输送容量一定，功率因数提高，输送的有功功率将增加。
5．减少电压降，改善电压质量：
因电压降ΔU＝，而且一般电力系统的X＞＞R值，Q减少后，可较大幅度地减少电压降，从而改善用户的电压质量。
电力用户功率因数提高到何值是最经济的，需要根据技术比较，全面衡量后确定。
二、对农网线路
电力线路是用来传输电能的，而线损是电能在传输过程中所产生的有功电能、无功电能和电压损失的总称（在习惯上常称为有功电能损失）。
电网的线损按性质可分为技术线损和管理线损。
技术线损又称为理论线损，它是电网中各元件电能损耗的总称。
可通过理论计算来预测，而通过安装无功补偿装置等技术措施便可以达到降低技术线损的目的。
管理线损是由计量设备误差引起的线损以及由于管理不善和失误等原因造成的线损，如窃电和抄表核算过程中漏抄、错抄、错算等原因造成的线损。
管理线损通过加强管理来达到降低的目地。
在技术措施方面主要是安装线路无功补偿装置来改善网络中的无功功率分布，提高功率因数COSφ。
在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。
按照就近的原则安排减少无功远距离输送。
增设无功补偿装置，提高负荷的功率因数。
合理地配置无功补偿装置，改变无功潮流分布，减少有功损耗和电压损耗、减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率，使线损大为降低，还可以改善电压质量，提高线路和变压器的输送能力。
无功功率对电压的影响
电网在进行功率传输时，电流将在线路等阻抗上产生电压损耗△U，假如始端电压为U1，末端电压为U2，则电压损耗计算公式为:△U=U1-U2=（PR+QX）/Un
式中：P----线路传输的有功功率（KW）
Q----线路传输的无功功率（Kvar）
Un----线路额定电压（KV）
R、X----线路电阻、电抗（Ω）
若保持有功功率恒定，而R和X为定值，无功功率Q愈小，则电压损失愈小，电压质量就愈高。
当线路安装容量为QC的并联电容器补偿装置后，线路的电压损耗变为：
△U´=[PR+（Q-QC）X]/Un
可以看出:采取无功补偿以后，线路传输的无功功率变小，相应地减少了线路电压的损耗，提高了配电网的电压质量。