無功補(bǔ)償方案的分析

1　怎樣進(jìn)行無功補(bǔ)償

應(yīng)采取就地平衡的原則，使電網(wǎng)任一時(shí)刻無功總出力(含無功補(bǔ)償)與無功總負(fù)荷(含無功總損耗)保持平衡。望奎局已實(shí)現(xiàn)了變電所的集中補(bǔ)償，本文不再涉及，僅就10kV線路，配變與電動(dòng)機(jī)的補(bǔ)償加以討論。

(1)10kV配電線路的無功補(bǔ)償：

望奎局在每條10kV配電線路上安裝1～2處高壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償容量按線路配變總?cè)萘康?0%掌握。望奎局公用配變?nèi)萘繛?0500kVA，需補(bǔ)償無功容量約為4000kvar，約需資金55萬元。經(jīng)計(jì)算，安裝一處時(shí)，宜將無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置安裝在距線路首端的2/3線路長度處。安裝兩處時(shí)，第一處安裝在距線路首端的2/5線路長度處，另一處安裝在距線路首端的4/5線路長度處，各處容量為線路總補(bǔ)償容量的一半。具體安裝時(shí)，還應(yīng)考慮便于操作、維護(hù)和檢修工作等。

(2)配電變壓器的無功補(bǔ)償：

農(nóng)網(wǎng)的大部分配電變壓器晝夜負(fù)荷變化較大，許多村屯用電多為居民生活用電，白天及后半夜多數(shù)變壓器處于輕載或空載狀態(tài)。我們知道變壓器的損耗包括有功損耗和無功損耗，無功損耗包括空載勵(lì)磁損耗及漏磁無功損耗。從配電網(wǎng)線損理論計(jì)算可知，配電變壓器的無功損耗約占配電網(wǎng)總損耗的60%左右。為有效補(bǔ)償配電變壓器本身的無功功率，避免輕載時(shí)功率因數(shù)超前，電壓升高及節(jié)約資金，對(duì)容量在200kVA以下的配電變壓器按配變?nèi)萘康?%左右掌握實(shí)行靜態(tài)無功補(bǔ)償。將補(bǔ)償裝置裝設(shè)在配變低壓出口處，隨配變同時(shí)投切。對(duì)200kVA及以上的配變安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置。

(3)電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償：

7.5kW及以上投運(yùn)率高的電動(dòng)機(jī)最好進(jìn)行無功補(bǔ)償，為防止出現(xiàn)因過補(bǔ)而產(chǎn)生的諧振過電壓，燒毀電動(dòng)機(jī)，應(yīng)將電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)浇咏?。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)空載時(shí)的無功負(fù)荷最小，補(bǔ)償后滿載的電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)仍為滯后，這樣就避免過補(bǔ)償現(xiàn)象的發(fā)生。將低壓電容器同設(shè)備一起投切，直接補(bǔ)償設(shè)備本身的無功損耗。

①機(jī)械負(fù)荷慣性較小的電動(dòng)機(jī)(如風(fēng)機(jī)等)：

Q_c≈0.9Q_o　　　　　　　　　　　　　　　(1)

式中Q_c--補(bǔ)償容量，kvar

　　Q_o--電動(dòng)機(jī)空載無功功率，kvar

電動(dòng)機(jī)空載電流可由廠家提供，如無，可參照(2)式確定：

I_o=2I_e(1-cosφ)，A(2)

式中I_o--電動(dòng)機(jī)空載電流，A

　　I_e--電動(dòng)機(jī)額定電流，A

　　cosφ--電動(dòng)機(jī)額定負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)

②機(jī)械負(fù)荷慣性較大的電動(dòng)機(jī)(如水泵等)：

Q_c=(1.3～1.5)Q_o　　　　　　　　　　　　　 (3)

③車間、工廠集中補(bǔ)償容量可按(4)式確定：

Q_c=P_m(tgφ₁-tgφ₂)　　　　　　　　　　　　(4)

式中P_m--最高負(fù)荷時(shí)平均有功功率

　　tgφ₁--補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值

　　tgφ₂--補(bǔ)償后功率因數(shù)角的正切值

電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償，由于受益方主要是客戶本身，因此投資應(yīng)由客戶自己承擔(dān)。

2　經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)配電變壓器無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益分析：

電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償后，不僅降低配變用電設(shè)備的損耗，而且使高低壓配電電流減少，導(dǎo)致線損率的降低，同時(shí)主變銅損及上一級(jí)輸電線路的導(dǎo)線損失降低。全部考慮將使計(jì)算復(fù)雜。為簡化計(jì)算程序，可以采用無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量來計(jì)算無功補(bǔ)償后的經(jīng)濟(jì)效益。它的物理意義是每安裝1kvar的補(bǔ)償電容器，相當(dāng)于有功損耗降低多少千瓦。補(bǔ)償裝置于配電變壓器低壓母線側(cè)，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量值查有關(guān)手冊(cè)可取0.15。為使計(jì)算更具科學(xué)性，根據(jù)望奎縣實(shí)際情況，計(jì)算時(shí)取0.1。望奎縣供電區(qū)需安裝無功補(bǔ)償容量為2500kvar，經(jīng)計(jì)算，每年可減少電量損失170萬kW?h，每kW?h購電單價(jià)按0.3元計(jì)算，每年可有50萬元的收益。

(2)10kV配電線路無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益分析：

10kV配電線路共需無功補(bǔ)償容量約為4000kvar，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量查有關(guān)手冊(cè)可取0.06，補(bǔ)償設(shè)備每天投運(yùn)按6小時(shí)左右，經(jīng)計(jì)算，每年可減少電量損失節(jié)約50萬kW?h，每kW?h按0.3元購電單價(jià)計(jì)算，每年可有15萬元的收益。

(3)無功補(bǔ)償設(shè)備本身的經(jīng)濟(jì)效益分析：

安裝無功補(bǔ)償設(shè)備后，設(shè)備本身損耗的電量可按下式計(jì)算：

A=Q_c?tgφ　　　　　　　　　　　　　　(5)

式中Q_c--投運(yùn)電容器容量，kvar

　　tgφ--電容器介質(zhì)損失角的正切值

　　T--電容器投運(yùn)時(shí)間

經(jīng)計(jì)算，無功補(bǔ)償設(shè)備年消耗電量為16萬kW?h，每年有5萬元的負(fù)收益。

通過以上分析表明，無功補(bǔ)償總投資約為100萬元，設(shè)備投運(yùn)后每年可有60萬元的收益，兩年即可收回全部投資。

3　結(jié)論

進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償?shù)拇_是一條投資小、見效快、收益高、切實(shí)可行的、能較大幅度降低線損，提高電能質(zhì)量的有效途徑。