浅议低压无功补偿

浅议低压无功补偿

白云供电局 黎源金

在交流电电路中，电压与电流之间的相位角φ的余弦叫做功率因素即力率，是用电负荷的有功功率P与视在功率S的比值，数学表达式为cosφ=P/S。当比数值越大时，无功损耗越小，当比数值越小时，无功损耗越大，占用供电设备提供有功功率的能力，增加了供电系统配电过程中有功功率的损耗。我国供电的功率因素规定为：高压及315kVA以上用电客户为0.9以上，100kVA及以上用电客户为0.85以上，其它及农业用电客户为0.8以上；用电功率因素的计算办法为月内功率因素加权平均值，表达式为：

cosφ=Wp/√Wp+Wq

式中：Wp为月有功电量，Wq为月无功电量

功率因素有两种，自然功率因素和人工功率因素；自然功率因素一般较低，主要原因是电力用电客户内部大量用电设备如配电变压器、感应电动机、电力线路等，是根据电磁感应原理工作的，是感性负载。它们除吸取有功功率外，还要吸取无功功率，无功功率的消耗导致用电功率因素降低。因而搞好无功功率的补偿是企业和用电客户降低运行成本、提高经济效益的有效途径。

以白云氟化盐有限责任公司为例，就低压无功功率补偿发表笔者观点，供同行参考。

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一、问题的提出

白云氟化盐有限责任公司主要生产NaF6，属化工行业，总装见用电负荷容量为1430kVA，分别为三台S7系列配电变压器，其中800kVA一台，315kVA二台；无功功率负荷装置为三台无功屏，总容量为3kVar，分为3组，其中140kVar两组，设置为14 kVar *10，第三组为14kVar *6；电容器的选用标准是按GB I2747自愈式低压并联电容器，采用分组补偿装置，即对配电系统中的一部分集中感性负荷的无功功率进行分段（区域）补偿的；无功补偿屏由中国贵州遵义长征开关八厂制造，电容器由广西桂林电容器总厂金属化膜电容器分厂生产，每只电容器额定电压为0.4kV，额定电流In=20A；采用户内式安装，安装地点空气温度满足-5С--+40С，满足24h平均温度不高于+35С的要求，空气相对湿度亦满足规程要求，海拔高度低于2000M。此公司原由110kV白云变电站10kV电源供电，现由110kV麦架变电站10kV麦氟线供电，电压波动满足设计要求。但是，除公司投产初期无功考核合格外，后来长时间内无功功率因素均达不到国家要求，最低时无功功率因素为0.76，平均为0.8左右，比国家规定低0.14以上；根据下式可知有功功率损耗与功率因素的平方成

反比，即ΔP=PR/UcosΦ，造成公司用电成本的不断增加，每月都因力率处罚而增加电费开支。争对这一情况，我局营业所、生技科主动上门，帮助找出问题存在的原因。

二、解决问题的办法

该公司投产期间，一是不注重设备的维护保养，造成部分电容器不能正常投运；二是不断增加用电设备，主要是电动机，而且是轻载运行电动机，已补偿的电容器容量不能满足有功负荷的要求，

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经我局分析计算，并从长远的经济效益考虑，还应更换和新增并联电容器共3kVar才能满足功率因素达0.9的要求。同时可新增有功负荷约150KVA左右；计算式如下：

已知S=1430kVA cosΦ=0.8

cosΦ=P/S 则

P=S*cosΦ=1430*0.8

=1144kW

Q=S*√1- cosΦ=1430*√1-0.8

=858kVar

新增负荷有功功率ΔP

P= S*cosΦ=1430*0.9

=1287kW

ΔP=P-P=1287-1144

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=143kW

新增补偿电容Qc按下式计算

Qc=P(tgΦ-tgΦ)

又依据新增有功负荷后需投入的无功补偿可得Q=P*√1-cosΦ/ cosΦ

=69.26kVar

S=√(P+P)+(Q+Q-Qc)

Qc=Q+Q-√S-(P+P)

=858+69.26-623.3

=303.96kVar

验证

cosΦ=（P+P）/S

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=0.9

由上可见，加装无功补偿不仅可提高有功功率的出力，还可获得力率奖励电费。

三、补偿方案

由于用电客户的负荷构成主要是以感应电动机为主，是无功电能的主要消耗者，地点又分散；但考虑到运行维护，建议公司在原电容屏基础上，加装0.4kV20A自愈性干式并联电容器，分三组装设，分别加装在配电变压器低压侧母线上，也可采用就地补偿。

四、取得的效果

公司按我局提供的方案，更换了部分电容器，新加装了三组并联电容器后，当月只投运11天时间，功率因素就提高到0.886；若全月投运，实现功率因果0.9以上是不应该有问题的。

五、结论

无功功率实行补偿后，变压器输出的视在功率减少，可输送的有功功率增加，同时改善了低压配电网的电压水平，为企业降低成本、实现内部挖潜增效找到有效途径。

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