无功补偿方案的分析

文章摘要：1怎样进行无功补偿 应采取就地平衡的原则，使电网任一时刻无功总出力(含无功补偿)与无功总负荷(含无功总损耗)保持平衡。望奎局已实现了变电所的集中补偿，本文不再涉及，仅就10kV线路，配变与电动机的补偿加以讨论。 (1)10kV配电线路的无功补偿： 望奎局在每条10kV配电线路上安装1～2处高压无功自动补偿装置，补偿容量按线路配变总容量的10%掌握。望奎局公用配变容量为40500kVA，需补偿无功容量约为4000kvar，约需资金55万元。经计算，安装一处时，宜将无功自动补偿装置安装在距线路首端的2/3线路长度处。安装两处时，第一处安装在距线路首端的2/5线路长度处，另一处安装在距线路首端的4/

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1　怎样进行无功补偿

应采取就地平衡的原则，使电网任一时刻无功总出力(含无功补偿)与无功总负荷(含无功总损耗)保持平衡。望奎局已实现了变电所的集中补偿，本文不再涉及，仅就10kV线路，配变与电动机的补偿加以讨论。

(1)10kV配电线路的无功补偿：

望奎局在每条10kV配电线路上安装1～2处高压无功自动补偿装置，补偿容量按线路配变总容量的10%掌握。望奎局公用配变容量为40500kVA，需补偿无功容量约为4000kvar，约需资金55万元。经计算，安装一处时，宜将无功自动补偿装置安装在距线路首端的2/3线路长度处。安装两处时，第一处安装在距线路首端的2/5线路长度处，另一处安装在距线路首端的4/5线路长度处，各处容量为线路总补偿容量的一半。具体安装时，还应考虑便于操作、维护和检修工作等。

(2)配电变压器的无功补偿：

农网的大部分配电变压器昼夜负荷变化较大，许多村屯用电多为居民生活用电，白天及后半夜多数变压器处于轻载或空载状态。我们知道变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗，无功损耗包括空载励磁损耗及漏磁无功损耗。从配电网线损理论计算可知，配电变压器的无功损耗约占配电网总损耗的60%左右。为有效补偿配电变压器本身的无功功率，避免轻载时功率因数超前，电压升高及节约资金，对容量在200kVA以下的配电变压器按配变容量的5%左右掌握实行静态无功补偿。将补偿装置装设在配变低压出口处，随配变同时投切。对200kVA及以上的配变安装自动跟踪补偿装置。

(3)电动机的无功补偿：

7.5kW及以上投运率高的电动机最好进行无功补偿，为防止出现因过补而产生的谐振过电压，烧毁电动机，应将电动机空载时的功率因数补偿到接近1。因为电动机空载时的无功负荷最小，补偿后满载的电动机功率因数仍为滞后，这样就避免过补偿现象的发生。将低压电容器同设备一起投切，直接补偿设备本身的无功损耗。

①机械负荷惯性较小的电动机(如风机等)：

Q_c≈0.9Q_o　　　　　　　　　　　　　　　(1)

式中Q_c--补偿容量，kvar

　　Q_o--电动机空载无功功率，kvar

电动机空载电流可由厂家提供，如无，可参照(2)式确定：

I_o=2I_e(1-cosφ)，A(2)

式中I_o--电动机空载电流，A

　　I_e--电动机额定电流，A

　　cosφ--电动机额定负荷时功率因数

②机械负荷惯性较大的电动机(如水泵等)：

Q_c=(1.3～1.5)Q_o　　　　　　　　　　　　　 (3)

③车间、工厂集中补偿容量可按(4)式确定：

Q_c=P_m(tgφ₁-tgφ₂)　　　　　　　　　　　　(4)

式中P_m--最高负荷时平均有功功率

　　tgφ₁--补偿前功率因数角的正切值

　　tgφ₂--补偿后功率因数角的正切值

电动机的无功补偿，由于受益方主要是客户本身，因此投资应由客户自己承担。

2　经济效益分析

(1)配电变压器无功补偿经济效益分析：

电网实现无功补偿后，不仅降低配变用电设备的损耗，而且使高低压配电电流减少，导致线损率的降低，同时主变铜损及上一级输电线路的导线损失降低。全部考虑将使计算复杂。为简化计算程序，可以采用无功补偿经济当量来计算无功补偿后的经济效益。它的物理意义是每安装1kvar的补偿电容器，相当于有功损耗降低多少千瓦。补偿装置于配电变压器低压母线侧，无功经济当量值查有关手册可取0.15。为使计算更具科学性，根据望奎县实际情况，计算时取0.1。望奎县供电区需安装无功补偿容量为2500kvar，经计算，每年可减少电量损失170万kW·h，每kW·h购电单价按0.3元计算，每年可有50万元的收益。

(2)10kV配电线路无功补偿经济效益分析：

10kV配电线路共需无功补偿容量约为4000kvar，无功经济当量查有关手册可取0.06，补偿设备每天投运按6小时左右，经计算，每年可减少电量损失节约50万kW·h，每kW·h按0.3元购电单价计算，每年可有15万元的收益。

(3)无功补偿设备本身的经济效益分析：

安装无功补偿设备后，设备本身损耗的电量可按下式计算：

A=Q_c·tgφ　　　　　　　　　　　　　　(5)

式中Q_c--投运电容器容量，kvar

　　tgφ--电容器介质损失角的正切值

　　T--电容器投运时间

经计算，无功补偿设备年消耗电量为16万kW·h，每年有5万元的负收益。

通过以上分析表明，无功补偿总投资约为100万元，设备投运后每年可有60万元的收益，两年即可收回全部投资。

3　结论

进行合理的无功补偿的确是一条投资小、见效快、收益高、切实可行的、能较大幅度降低线损，提高电能质量的有效途径。