無功補償方案的分析

1　怎樣進行無功補償

應采取就地平衡的原則，使電網(wǎng)任一時刻無功總出力(含無功補償)與無功總負荷(含無功總損耗)保持平衡。望奎局已實現(xiàn)了變電所的集中補償，本文不再涉及，僅就10kV線路，配變與電動機的補償加以討論。

(1)10kV配電線路的無功補償：

望奎局在每條10kV配電線路上安裝1～2處高壓無功自動補償裝置，補償容量按線路配變總容量的10%掌握。望奎局公用配變?nèi)萘繛?0500kVA，需補償無功容量約為4000kvar，約需資金55萬元。經(jīng)計算，安裝一處時，宜將無功自動補償裝置安裝在距線路首端的2/3線路長度處。安裝兩處時，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償容量的一半。具體安裝時，還應考慮便于操作、維護和檢修工作等。

(2)配電變壓器的無功補償：

農(nóng)網(wǎng)的大部分配電變壓器晝夜負荷變化較大，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磁損耗及漏磁無功損耗。從配電網(wǎng)線損理論計算可知，配電變壓器的無功損耗約占配電網(wǎng)總損耗的60%左右。為有效補償配電變壓器本身的無功功率，避免輕載時功率因數(shù)超前，電壓升高及節(jié)約資金，對容量在200kVA以下的配電變壓器按配變?nèi)萘康?%左右掌握實行靜態(tài)無功補償。將補償裝置裝設在配變低壓出口處，隨配變同時投切。對200kVA及以上的配變安裝自動跟蹤補償裝置。

(3)電動機的無功補償：

7.5kW及以上投運率高的電動機最好進行無功補償，為防止出現(xiàn)因過補而產(chǎn)生的諧振過電壓，燒毀電動機，應將電動機空載時的功率因數(shù)補償?shù)浇咏?。因為電動機空載時的無功負荷最小，補償后滿載的電動機功率因數(shù)仍為滯后，這樣就避免過補償現(xiàn)象的發(fā)生。將低壓電容器同設備一起投切，直接補償設備本身的無功損耗。

①機械負荷慣性較小的電動機(如風機等)：

Q_c≈0.9Q_o　　　　　　　　　　　　　　　(1)

式中Q_c--補償容量，kvar

　　Q_o--電動機空載無功功率，kvar

電動機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--電動機空載電流，A

　　I_e--電動機額定電流，A

　　cosφ--電動機額定負荷時功率因數(shù)

②機械負荷慣性較大的電動機(如水泵等)：

Q_c=(1.3～1.5)Q_o　　　　　　　　　　　　　 (3)

③車間、工廠集中補償容量可按(4)式確定：

Q_c=P_m(tgφ₁-tgφ₂)　　　　　　　　　　　　(4)

式中P_m--最高負荷時平均有功功率

　　tgφ₁--補償前功率因數(shù)角的正切值

　　tgφ₂--補償后功率因數(shù)角的正切值

電動機的無功補償，由于受益方主要是客戶本身，因此投資應由客戶自己承擔。

2　經(jīng)濟效益分析

(1)配電變壓器無功補償經(jīng)濟效益分析：

電網(wǎng)實現(xiàn)無功補償后，不僅降低配變用電設備的損耗，而且使高低壓配電電流減少，導致線損率的降低，同時主變銅損及上一級輸電線路的導線損失降低。全部考慮將使計算復雜。為簡化計算程序，可以采用無功補償經(jīng)濟當量來計算無功補償后的經(jīng)濟效益。它的物理意義是每安裝1kvar的補償電容器，相當于有功損耗降低多少千瓦。補償裝置于配電變壓器低壓母線側，無功經(jīng)濟當量值查有關手冊可取0.15。為使計算更具科學性，根據(jù)望奎縣實際情況，計算時取0.1。望奎縣供電區(qū)需安裝無功補償容量為2500kvar，經(jīng)計算，每年可減少電量損失170萬kW?h，每kW?h購電單價按0.3元計算，每年可有50萬元的收益。

(2)10kV配電線路無功補償經(jīng)濟效益分析：

10kV配電線路共需無功補償容量約為4000kvar，無功經(jīng)濟當量查有關手冊可取0.06，補償設備每天投運按6小時左右，經(jīng)計算，每年可減少電量損失節(jié)約50萬kW?h，每kW?h按0.3元購電單價計算，每年可有15萬元的收益。

(3)無功補償設備本身的經(jīng)濟效益分析：

安裝無功補償設備后，設備本身損耗的電量可按下式計算：

A=Q_c?tgφ　　　　　　　　　　　　　　(5)

式中Q_c--投運電容器容量，kvar

　　tgφ--電容器介質(zhì)損失角的正切值

　　T--電容器投運時間

經(jīng)計算，無功補償設備年消耗電量為16萬kW?h，每年有5萬元的負收益。

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

3　結論

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