补偿的计算方法

两种无功功率补偿的计算方法

王前虹韩志树赵建玉

摘要：介绍了最大负荷补偿计算法和平均负荷补偿计算法两种无功功率补偿的计算方法，对两种补偿计算方法进行了理论分析，并通过实例进行对比分析。关键词：功率因数；无功功率；补偿；容量

各工业企业用电系统功率因数的高低，直接影响整个电网的供电质量和发电系统的电能利用率。过低的功率因数，不仅使电力系统内的供电设备容量得不到充分利用，增加电力电网中输电线路上的电能损耗，还会使线路的电压损失增大，有时使得负荷端的电压低于允许值，严重影响异步电动机及其它用电设备的正常运行，甚至损坏。电力系统功率因数的高低，已经成为电力系统一项重要经济指标。因此，要求在电力系统的各级都要根据分级就地平衡的原则，采取措施补偿无功功率，提高功率因数。根据对电网分布的分析，为了降低无功功率提高功率因数，一般从两方面采取措施：一是提高自然功率因数；二是采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率，以提高其功率因数。称为提高功率因数补偿法，这种方法通常有3种：(1)采用同步电机补偿；(2)采用同步调相机；(3)采用移相电容器补偿。由于移相电容器是一种投资省、见效快、维护方便的无功电源，工矿企业常常选用移相电容器来提高功率因数。因此，如何进行补偿计算，正确选择补偿力度是电力工业中的一个重要课题。

1 无功功率补偿计算方法

在进行新厂矿的电气设计时，首先要对用电网络进行负荷计算，然后根据负荷计算情况，进行无功功率补偿，选择相应的补偿方法，选择补偿器。

1.1 最大负荷补偿计算法

所谓最大负荷补偿计算法就是利用需要系数法，计算最大负荷时的有功功率、无功功率和视在功率、补偿前最大功率因数和补偿后最大功率因数，选定补偿设备。如图1所示。

图1

具体计算公式如下：

补偿前最大负荷功率因数

补偿后最大负荷功率因数

即无功功率补偿器的容量由下式确定

Q c=P j(tgφ1-tgφ2) (1)

式中P j，Q j，S j--补偿前的负荷有功功率、无功功率、视在功率；

Q j1，S j1--补偿后的负荷无功功率、视在功率；

Q c--无功功率补偿器的容量，即移相电容器容量。

1.2 平均负荷补偿计算法

在实际中，要实行无功功率补偿所采用的是补偿前平均功率因数(自然平均功率因数)和补偿后平均功率因数来选择移相电容器。具体计算公式如下：补偿前平均功率因数

补偿后平均功率因数

即无功功率补偿器的容量由下式确定

Q c′=αP j(tgφ1′--tgφ2′)(2)

式中：P P，Q P--平均有功负荷、无功负荷；

α，β--平均有功、无功负荷系数。

2 两种计算方法的比较

2.1 计算比较

在(1)式和(2)式中，φ1、φ1′是补偿前的值，φ2、φ2′是补偿后的值，设用两种方法补偿后的功率因数相同。由此可得

则

在实际工程中，一般都是感性负载，全厂总功率因数在0.71～0.90，即tgφ1′=0.99～0.48之间，取α=0.725，β=0.79，补偿后的功率因数为0.95 ，

即：tgφ2=0.33。则：，可见Q c>Q c′，这说明最大负荷补偿计算法和平均负荷补偿计算法选取的补偿容量不同。且最大负荷补偿计算法得到的补偿容量大。

2.2 实例对比

现通过一个实例对两种补偿方法的计算结果作进一步的对比，见表1。

3 结论

采用最大负荷补偿计算法和平均负荷补偿计算法均可计算出需要补偿的移相电容器容量，达到提高功率因数的目的。两者的区别在于一种是根据最大负荷功率进行计算，另一种是根据平均负荷功率进行计算，通过理论分析和实例对比均可以看出，当它们的功率因数都提到相同值时(0.95)，用最大负荷补偿计算法计算的补偿容量比用平均负荷补偿计算法计算的补偿容量大。在实际工作过程中，有功功率最大时，无功功率未必最大。并且，实际工业企业一般不都是在满负荷工作，这样用最大负荷补偿计算法容易造成过补偿，在工程设计和设备选型时如不引起注意，一方面，初投资增大，另一方面，补偿电容器组投运后容易遭成过补偿。显然用平均负荷补偿计算法进行补偿计算更科学。