淺談無功補償在低壓電網中的應用
能源科技
作者：高開英
【摘 要】隨著國民經濟的高速發展和人民生活水平的提高，人們對電力的需求日益增長，同時對供電的可靠性和供電質量提出了更高的要求。電力的供應緊張使人們想到了降損節能。從電力在線路中的傳輸特點，利用無功電流在係統中消耗有功功率的特點，使用了無功補償裝置。本文分析了無功補償的作用和補償容量的選擇方法，結合應用實例說明采用無功補償技術，提高低壓電網和用電設備的功率因數，已成為節電工作的一項重要措施。
【關鍵詞】無功補償；節能；功率因數
1 無功補償的基本知識
1.1 無功補償的原理
1.1.1 無功功率
電網中電力設備大多是根據電磁感應原理工作的，他們在能量轉換過程中建立交變的磁場，在一個周期內吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時並沒有能量消耗，僅在負荷與電源之間往複交換，在三相之間流動，由於這種交換功率不對外做功，因此稱為無功功率。
1.1.2 功率因數
實際供用電係統中的電力負荷並不是純感性或純容性的，是既有電感或電容、又有電阻的負載。這種負載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位差，相位角的餘弦cos？準稱為功率因數，又稱力率。它是有功功率與視在功率之比。
三相功率因數的計算公式為：
cos？準=■=■
式中：cos？準—功率因數；P—有功功率，kW；Q—無功功率；kvarS—視在功率，kVA。
1.1.3 無功補償原理
電網輸出的功率包括兩部分，有功功率和無功功率。直接消耗電能，把電能轉變為機械能、熱能、化學或聲能等的電功率，稱為有功功率。不消耗電能，隻是把電能轉換為另一種形式的能，這種能是電氣設備能夠做功的必要條件。這種能作為電網中與電能進行周期性轉換，這叫無功功率。電流在電感元件中做功過過程中，電流超前電壓90度。電流在電容元件中做功時，電流滯後電壓90度。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反。所以，如果在電磁元件裝上相應比例的電容元件，使兩都的電流相互批評消，使電流和電壓的矢量夾角減小，從而提高了電流做功的能力，使有功功率增加。
1.2 無功補償的意義
1）減少電力損失，一般工廠動力配線依據不同的線路及負荷情況，其電力損耗約2%-3%左右，使用電容提高功率因數後，總電流降低，可降低供電端與用電端的電力損失。
2）改善供電品質，提高功率因數，減少負載總電流及電壓降。於變壓器二次側加裝電容可改善功率因數提高二次側電壓。
3）延長設備壽命。改善功率因數後線路總電流減少，使接近或已經飽和的變壓器、開關等機器設備和線路容量負荷降低，因此可以降低溫升增加壽命（溫度每降低10°C，壽命可延長1倍）
4）最終滿足電力係統對無功補償的監測要求，消除因為功率因數過低而產生的罰款
1.3 無功補償的實現方法
一種是在電網上並聯電容器，通過提高電網的功率因數達到減少線路電壓損耗，提高供電設備利用率的目的；另外一種是在電網上並入同步電動機，通過改變同步電動機勵磁電流的方法來改變電路負載特性。其中前一種方法適用於居民、商業及小型工廠的低壓供電係統，而後一種方法適用於大型工廠中的無功功率補償。
1.4 無功補償的合理配置原則
從電力網無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，尤以低壓配電網所占比重最大。為了最大限度地減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。
1）總體平衡與局部平衡相結合，以局部為主。
2）電力部門補償與用戶補償相結合。
3）分散補償與集中補償相結合，以分散為主。
4）降損與調壓相結合，以降損為主。
2 提高低壓電網功率因數的無功補償的方法
2.1 隨機補償
隨機補償就是將低壓電容器組與電動機並接，通過控製、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用於補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限製用電單位無功負荷。