1 電壓與無(wú)功功率的重要作用
控制電壓的穩定及調節無(wú)功功率是保證電力系統經(jīng)濟、安全、穩定運行的重要方法。電壓是電能質(zhì)量的重要標志，電網(wǎng)的電壓穩定程度是電力系統運行調整的重要指標之一，只有保證電網(wǎng)電壓的穩定，才能有效的保證各種用電設備取得最佳的工作效率。當電壓過(guò)高時(shí)，會(huì )對用電設備的運行帶來(lái)不良影響，影響設備生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，損壞設備;各種電氣設備絕緣會(huì )損壞，在超高壓輸電線(xiàn)路中還將增加電暈損耗;甚至會(huì )引起整個(gè)供配電系統崩潰，造成大面積停電。電壓降低時(shí)，會(huì )使電網(wǎng)中的有功功率損耗和能量損耗增加，過(guò)低還會(huì )危及供配電系統運行的穩定性。因此，作為負荷用電設備還是電力系統本身，都要求必須有穩定的電壓。
無(wú)功功率是保證電網(wǎng)電壓穩定和減少有功損耗的重要因素，它的產(chǎn)生是基本上不消耗能源的，但無(wú)功功率在輸電線(xiàn)路上傳送卻要引起無(wú)功功率和電網(wǎng)電壓的損耗，通過(guò)有效合理的對無(wú)功補償設備的配置,改善無(wú)功功率的分布可以有效的減少無(wú)功功率和電網(wǎng)電壓的損耗。
2 何為無(wú)功補償及電網(wǎng)無(wú)功補償的基本原則
電網(wǎng)傳送的功率分為有功功率和無(wú)功功率。直接消耗電能,把電能轉變?yōu)闄C械能、熱能、化學(xué)能或聲能,利用這些能作功的這部分功率稱(chēng)為有功功率;不消耗電能，只是把電能轉換為另一種形式的能,這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件,并且在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉換,這部分功率稱(chēng)為無(wú)功功率。無(wú)功功率的傳送同樣需要電流來(lái)完成，這樣就會(huì )增加線(xiàn)路上的功率損耗，引起發(fā)熱，增加線(xiàn)路末端電壓降。
電網(wǎng)中的電力負荷主要是電動(dòng)機、變壓器等屬于感性負荷，其無(wú)功是屬于感性無(wú)功，其值大于零。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無(wú)功補償設備以后，由于容性無(wú)功的值小于零，這樣一個(gè)小于零的無(wú)功和一個(gè)大于零的無(wú)功就可相互抵消。這樣就減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)線(xiàn)路中的流動(dòng)，因此可以降低線(xiàn)路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，以實(shí)現無(wú)功功率的就地供應、分區平衡，從而提高電能作功的效率，這就是無(wú)功補償。
電網(wǎng)無(wú)功補償的基本原則是：按電壓分層，按電網(wǎng)分區，就地平衡，避免無(wú)功功率的遠距離輸送，以免占用線(xiàn)路輸送容量和增加有功損耗。
3 無(wú)功補償的作用
無(wú)功補償可以收到下列的效益：
(1)提高用戶(hù)的功率因數,從而提高電氣設備的利用率;
(2)減少電力網(wǎng)絡(luò )的有功損耗;
(3)合理地控制電力系統的無(wú)功功率流動(dòng)，從而提高電力系統的電壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統的抗干擾能力;
(4)在動(dòng)態(tài)的無(wú)功補償裝置上，配置適當的調節器，可以改善電力系統的動(dòng)態(tài)性能，提高輸電線(xiàn)的輸送能力和穩定性;
(5)裝設靜止無(wú)功補償器(SVS)還能改善電網(wǎng)的電壓波形,減小諧波分量和解決負序電流問(wèn)題。對電容器、電纜、電機、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過(guò)熱。
4 無(wú)功功率的補償效果分析
設補償后無(wú)功功率為Qc,使電源輸送的無(wú)功功率減少為Q′=Q-Qc,功率因數由cosφ提高到cosφ′,視在功率S減少到S′,視在功率的減小可相應減小供電線(xiàn)路的截面和變壓器的容量，降低供用電設備的投資。
可知，采用無(wú)功補償措施后，因為通過(guò)電力網(wǎng)無(wú)功功率的減少，降低了電力網(wǎng)中的電壓損耗，提高了用戶(hù)的電壓質(zhì)量。
可根據補償前后功率因數的變化而確定補償容量Qc的計算公式為
Qc=P(tanφ1-tanφ2)=Pqc(千乏)
負荷(P+JQ)電壓損失ΔU簡(jiǎn)化計算如下：
ΔU=(PR+QX)/U (1)
式中:U-線(xiàn)路額定電壓，kV
P-輸送的有功功率，kW
R-線(xiàn)路電阻，Ω
X-線(xiàn)路電抗，Ω
安裝補償設備容量Qc后，線(xiàn)路電壓降為ΔU1，計算如下：
ΔU1=[PR+(Q-Qc)X]/U (2)
很明顯，ΔU1<ΔU，即安裝補償電容后電壓損失減小了。由式(1)、(2)可得出接入無(wú)功補償容量Qc后電壓升高計算如下：
ΔU-ΔU1=QcX/U (3)
由于越靠近線(xiàn)路末端，線(xiàn)路的電抗X越大，因此從(3)式可以看出，越靠近線(xiàn)路末端裝設無(wú)功補償裝置效果越好。
5 低壓配電網(wǎng)無(wú)功補償的方法
5.1 變電站集中補償
變電站集中補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是平衡輸電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善輸電網(wǎng)的功率因數，提高系統終端變電所的母線(xiàn)電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線(xiàn)路的無(wú)功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10kV母線(xiàn)上，因此具有管理容易、維護方便等優(yōu)點(diǎn)，但這種補償方案對10kV配電網(wǎng)的降損不起作用。
5.2 電設備隨機補償
隨機補償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機并接，通過(guò)控制、保護裝置與電機，同時(shí)投切。它具有最佳的調壓和降損效果外，更具有投切及時(shí)、結線(xiàn)簡(jiǎn)單、投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡(jiǎn)單、事故率低的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于年運行小時(shí)數在1000h以上的電動(dòng)機采用隨機補償較其他補償方式更經(jīng)濟。
對于常用的100千瓦及以下的三相四極異步電動(dòng)機的單機補償容量：在空載情況下，其補償容量(千乏)可按不超過(guò)電動(dòng)機額定功率(千瓦)的三分之一計算(即按空載時(shí)補償后的功率因數cosφ≈1計算);在負荷情況下，其補償容量(千乏)可按電動(dòng)機額定功率(千瓦)的三分之一到二分之一選擇。
5.3 配電變低壓隨器補償
隨器補償是指將低壓電容器在配電變壓器二次側0.4kV的母線(xiàn)上通過(guò)自動(dòng)投切裝置進(jìn)行分步投切，這種補償方式是目前應用最普遍的補償方法。它的優(yōu)點(diǎn)是補償后功率因數高、降損節能效果好。但由于配電變壓器的數量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補償工程的投資較大，運行維護工作量大，也因此要求廠(chǎng)家要盡可能降低裝置的成本，提高裝置的可靠性。
6 結束語(yǔ)
無(wú)功補償是一項高效、安全、方便的節電技術(shù)，電力系統運行的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量與無(wú)功功率有重大的關(guān)系。合理的配置無(wú)功功率補償設備和容量以改變電力網(wǎng)絡(luò )中的無(wú)功功率分布，可以減少網(wǎng)絡(luò )中的有功功率損耗和電壓損耗，從而改善負荷用戶(hù)的電壓質(zhì)量，對電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行有重要作用和意義。
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