近年來，隨著經濟飛速發展，電能質量管理的概念在各大企業中得到了廣泛的關注，“用電安全、用電質量、用電經濟”理念深入人心，無功功率補償作為電能質量管理的重要組成部分，也成為了廣大電力人研究的方向。國家對于無功功率不達標的企業更加是使用了鐵腕政策，力率電費也成為了一些用電企業的負擔。對于此種情況，安徽得(de)潤電氣作(zuo)為專業生產無(wu)功(gong)補償裝置(zhi)的(de)廠(chang)家，對(dui)低壓(ya)無(wu)功(gong)功(gong)率補償裝置(zhi)的(de)設計與(yu)選型進行了闡(chan)述與(yu)分析，并舉例說明了低壓(ya)無(wu)功(gong)功(gong)率裝置(zhi)在(zai)現場的(de)運(yun)行與(yu)應用。

1 有功功率和無功功率

在(zai)交流電(dian)路中，由電(dian)源(yuan)供給負載的(de)電(dian)功(gong)率(lv)有(you)兩種(zhong)；一種(zhong)是(shi)(shi)有(you)功(gong)功(gong)率(lv)，一種(zhong)是(shi)(shi)無功(gong)功(gong)率(lv)。

有功功率(lv)是(shi)(shi)保持用(yong)電(dian)設備正常運行所需的(de)電(dian)功率(lv)，也就是(shi)(shi)將電(dian)能轉換為(wei)其他形式能量（機械能、光能、熱能）的(de)電(dian)功率(lv)。

無功(gong)功(gong)率比較抽象，它用于電路(lu)內(nei)電場(chang)與磁場(chang)的(de)(de)交換，并(bing)用來(lai)在電氣設備中建立(li)和維持磁場(chang)的(de)(de)電功(gong)率。

視在功(gong)(gong)(gong)率(lv)、有功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)、無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)的關系可以從功(gong)(gong)(gong)率(lv)三角形上(shang)得出，公式(shi)如下所示：

舉(ju)個實(shi)例(li)來說(shuo)，電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)需(xu)要(yao)建(jian)立(li)和維(wei)持旋轉磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，使轉子(zi)轉動(dong)，從(cong)而帶動(dong)機(ji)(ji)械運動(dong)，電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)轉子(zi)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)就是靠(kao)從(cong)電(dian)(dian)源取得(de)無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率建(jian)立(li)的(de)。變壓(ya)器也同樣需(xu)要(yao)無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率，才能(neng)使變壓(ya)器的(de)一次線圈產生磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，在二次線圈感應出電(dian)(dian)壓(ya)。

因(yin)此，無功(gong)功(gong)率(lv)不是無用功(gong)率(lv)，它在電力系統中占據了(le)一個重要的(de)位置。沒有無功(gong)功(gong)率(lv)，電動機就(jiu)不會轉動，變壓器(qi)也不能變壓，交流(liu)接觸(chu)器(qi)不會吸(xi)合。

2 低壓(ya)無功功率補(bu)償裝置(zhi)簡介

低(di)壓(ya)(ya)無功(gong)功(gong)率補償(chang)裝(zhuang)置(zhi)，在電(dian)(dian)(dian)(dian)力供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)中所承擔的(de)(de)作用(yong)是提高電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)功(gong)率因(yin)數，降(jiang)低(di)供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)變壓(ya)(ya)器及(ji)輸送線(xian)路的(de)(de)損耗(hao)，提高供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)效率，改(gai)善供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)環境。所以(yi)無功(gong)功(gong)率補償(chang)裝(zhuang)置(zhi)在電(dian)(dian)(dian)(dian)力供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)中處在一個不(bu)可(ke)缺少的(de)(de)位置(zhi)。合(he)理的(de)(de)選擇低(di)壓(ya)(ya)無功(gong)功(gong)率補償(chang)裝(zhuang)置(zhi)，可(ke)以(yi)最大限度的(de)(de)減少網(wang)絡的(de)(de)損耗(hao)，使用(yong)戶用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)質量提高。反之，不(bu)合(he)理地(di)選擇或者使用(yong)方法不(bu)當，也(ye)有可(ke)能(neng)會造成供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)波動、閃變、諧波放大等多(duo)種不(bu)可(ke)控的(de)(de)因(yin)素。

3 無功補償裝置的原理(li)

從功(gong)率(lv)三角形(xing)可以看出，用戶(hu)的(de)變壓器(qi)容量（S）是固(gu)定(ding)的(de)，如(ru)果用戶(hu)的(de)設備需要的(de)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)（Q）過大，就會使(shi)有功(gong)功(gong)率(lv)（P）的(de)出力(li)減少。這不僅會使(shi)得使(shi)用電設備不能正常工作(zuo)，還可能造成(cheng)線(xian)路(lu)過載導致設備損壞，此時，就需要對電力(li)系統進(jin)行無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)補償。

如圖1所示，在進行無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)補償(chang)前，負載的無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)、有功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)均通過(guo)變壓器來自于電網(wang)(wang)，就會導致電網(wang)(wang)的功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)因數降低，電能質量(liang)下降，用(yong)電效(xiao)率(lv)(lv)差(cha)。

圖2對設(she)(she)(she)備(bei)進(jin)行了無(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)的(de)補(bu)償，此(ci)(ci)時設(she)(she)(she)備(bei)的(de)有功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)通過變(bian)壓器(qi)來自于電網(wang)(wang)，而無(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)取自我們的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)補(bu)償設(she)(she)(she)備(bei)。假設(she)(she)(she)設(she)(she)(she)備(bei)的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)均(jun)從(cong)無(wu)功(gong)(gong)(gong)補(bu)償設(she)(she)(she)備(bei)提(ti)取，此(ci)(ci)時，從(cong)電網(wang)(wang)側來看，無(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)（Q）為0，此(ci)(ci)時的(de)視(shi)在功(gong)(gong)(gong)率(lv)（S）等于有功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)（P），功(gong)(gong)(gong)率(lv)因數為1。此(ci)(ci)時電網(wang)(wang)的(de)供電效(xiao)率(lv)是(shi)最高的(de)，此(ci)(ci)種情況雖然為理想狀態，但(dan)在實際運營(ying)過程(cheng)中，只要補(bu)償得當，月平均(jun)功(gong)(gong)(gong)率(lv)因數達到0.95以(yi)上是(shi)沒有問題的(de)

圖1無功補償前圖例(li)  

圖2無功補償后(hou)圖例

4 無功補償的(de)重要性

一(yi)般來說，使(shi)用(yong)無功補償裝置(zhi)來提(ti)高功率(lv)(lv)因數(shu)的意義體現(xian)在兩個方面：一(yi)是(shi)可以(yi)減少(shao)輸電線路上的功率(lv)(lv)損(sun)失；二是(shi)可以(yi)充分發揮(hui)電力(li)(li)設(she)備(bei)（如電機(ji)、變(bian)壓器(qi)等）的潛力(li)(li)。因為(wei)用(yong)電電器(qi)總是(shi)在一(yi)定(ding)電壓和一(yi)定(ding)有功功率(lv)(lv)下(xia)工(gong)作，如果功率(lv)(lv)因數(shu)較(jiao)低，就要(yao)用(yong)較(jiao)大的電流來保障用(yong)電器(qi)正(zheng)常(chang)工(gong)作，輸電電流變(bian)大，導致線路損(sun)耗增加。此外(wai)，任何電力(li)(li)設(she)備(bei)工(gong)作時總是(shi)工(gong)作在一(yi)定(ding)的額(e)(e)定(ding)電壓與(yu)額(e)(e)定(ding)電流內，超過(guo)額(e)(e)定(ding)電壓值，會(hui)威脅設(she)備(bei)的絕緣性能(neng)；工(gong)作電流超過(guo)額(e)(e)定(ding)值，會(hui)使(shi)內部溫升過(guo)高，從而降低了設(she)備(bei)的使(shi)用(yong)壽命。對于一(yi)些發電設(she)備(bei)而言，功率(lv)(lv)因數(shu)的提(ti)高能(neng)大大增加效(xiao)率(lv)(lv)，例(li)如：一(yi)臺發電機(ji)容量為(wei)1500kW，當(dang)電力(li)(li)系統的功率(lv)(lv)因數(shu)由0.6上升至(zhi)0.8時，就可以(yi)使(shi)實(shi)際發電能(neng)力(li)(li)提(ti)高到3000kW。

5 無功(gong)補償(chang)的經濟效(xiao)益

無功補償的(de)(de)經濟效益主要體現在力(li)率電(dian)費，力(li)率電(dian)費=有功(gong)(gong)電(dian)量(liang)×電(dian)價×力(li)率電(dian)費調整(zheng)系(xi)數(shu)。力(li)率電(dian)費調整(zheng)系(xi)數(shu)根據功(gong)(gong)率因數(shu)的(de)(de)值查表(biao)獲得。不同(tong)基準的(de)(de)力(li)率電(dian)費調整(zheng)系(xi)數(shu)表(biao)見(jian)表(biao)1和表(biao)2。

表1 以(yi)0.90為(wei)標準值得力率電費調整表

表2 以0.85為標(biao)準(zhun)值得力(li)率電費調(diao)整表

國(guo)家對(dui)標準值也做出了(le)規定，凡需變(bian)壓器容量100kVA及(ji)以上(shang)10kV供電(dian)的用(yong)戶應進行功率因數考核，具體標準如下(xia)：

♦ 100kVA以上160kVA（不含160kVA）以下(xia)的用戶，功率因數需達到(dao)0.85；

♦ 160kVA以(yi)上的用戶功率(lv)因數應(ying)達到0.90以(yi)上。

♦ 用戶的(de)功率因數大于標準的(de)減少其當(dang)月電費，低于標準的(de)增加其當(dang)月電費。

舉個例子：某(mou)變(bian)壓器用戶的變(bian)壓器容量(liang)為(wei)(wei)(wei)160kVA，采用低(di)壓計量(liang)，某(mou)月改用戶消耗(hao)有(you)功(gong)(gong)電(dian)量(liang)為(wei)(wei)(wei)25000kWH，無(wu)功(gong)(gong)電(dian)量(liang)為(wei)(wei)(wei)27000kWH，假設電(dian)費(fei)為(wei)(wei)(wei)0.68元(yuan)/度。通過(guo)調(diao)研資料(liao)，該(gai)變(bian)壓器的有(you)功(gong)(gong)變(bian)損(sun)為(wei)(wei)(wei)1036kWH，無(wu)功(gong)(gong)變(bian)損(sun)為(wei)(wei)(wei)3790kWH，所以(yi)該(gai)用戶共消耗(hao)有(you)功(gong)(gong)電(dian)量(liang)26036kWH，消耗(hao)無(wu)功(gong)(gong)電(dian)量(liang)為(wei)(wei)(wei)30790kWH，通過(guo)功(gong)(gong)率三(san)角形(xing)或查表可(ke)知該(gai)用戶的功(gong)(gong)率因數為(wei)(wei)(wei)0.65。通過(guo)查表可(ke)知該(gai)用戶力率電(dian)費(fei)調(diao)整系數為(wei)(wei)(wei)+15%，共需(xu)收取(qu)實際消耗(hao)電(dian)費(fei)25000×0.68為(wei)(wei)(wei)17000元(yuan)，需(xu)加(jia)收的力率電(dian)費(fei)為(wei)(wei)(wei)25000×0.68×0.15為(wei)(wei)(wei)2550元(yuan)，總計為(wei)(wei)(wei)19550元(yuan)。

現通過(guo)無功(gong)功(gong)率(lv)補(bu)償(chang)為(wei)(wei)(wei)該(gai)用戶(hu)將功(gong)率(lv)因數從(cong)0.65提高到(dao)0.95，通過(guo)查表可知該(gai)用戶(hu)力率(lv)電費調整系數為(wei)(wei)(wei)-0.75%，共需(xu)(xu)收取(qu)實際消耗電費25000×0.68為(wei)(wei)(wei)17000元(yuan)，需(xu)(xu)加(jia)收的力率(lv)電費為(wei)(wei)(wei)25000×0.68×（-0.0075）為(wei)(wei)(wei)-127.5元(yuan)，總計為(wei)(wei)(wei)16872.5元(yuan)。

從例子中我們(men)可(ke)以看出，通過無(wu)功補(bu)償能為企(qi)業產(chan)生很大的經濟效益(yi)，一(yi)般(ban)10個月到(dao)一(yi)年即可(ke)收回裝備成本，為企(qi)業創造收入。

結束語

得潤電氣從低壓無功功率補償裝置的基本知識、選型參數、經濟效益、實例設計等方面對低(di)壓無功功率補償裝(zhuang)置的(de)設(she)計與選型進行了(le)闡述。提(ti)出了(le)模(mo)塊式低壓無功功率(lv)補償裝置的(de)新思路。合(he)理地配置低壓無功功率(lv)補償裝置不僅能為降低線(xian)損、提(ti)高設(she)備壽命與運行效(xiao)率(lv)，更能夠為企業(ye)減(jian)少力率(lv)罰款，獲得電(dian)費獎(jiang)勵，直觀(guan)的(de)創(chuang)造經濟效(xiao)益。

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