无功补偿技术对低压电网功率因数的主要影响(2)

在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。

（5）、按电动机额定数据 计算 ：Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar) K为与电动机极数有关的一个系数 极数： 2 4 6 8 10

K值： 0.7 0.8 0.85 0.9 4.2、多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

（1）对已生产 企业 欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择： Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2意义同前，tgφ1由有功和无功电能表读数求得。

（2）对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择： Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。

多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。但电气设备不连续运转或轻负荷运行时，会造成过补偿，使运行电压抬高，电压质量变坏。因此这种 方法 选择的容量，对于低压来说最好采用电容器组自动控制补偿，即根据负荷大小自动投入无功补偿容量的多少，对高压来说应考虑采取防过补

偿措施。

5、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如 自然 平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

5.1、节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接 经济 效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。 5.2、提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原 网络 已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。 5.3、降低系统的能耗

补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为 分析 问题 方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损 P减少的百分数为：

ΔP%= (1-I22/I12)×100%=（1- COS2φ1/ COS2φ2） × 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%～45%。

5.4、改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：

△U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；

配电线路：X=（2~4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的

变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的

可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿 应用 的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。

5.5、三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下： △S=P/ COSφ1×[（ COSφ 2/ COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为： （155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA 6、应用实例：

烟台市能源监测中心于2003年4月24、29、30日对烟台氨纶股份有限公司B区制冷机、空压机电机进行了电机补偿装置的安装调试，从安装后测试结

果看，平均降低电流22-51（A），电机功率因数提高到0.98，（见测试结果对比表），减少了公司内部低压电网的消耗，从而达到了节电的目的。 测试结果对比表

设备名称 设备容量（kW） 补前功率因数COSφ1 补后功率因数COSφ2 电流下降△（A）

制冷压缩机LM1-110M、B4 110 0.84 0.98 22 制冷压缩机LM1-200M、B2 220 0.89 0.98 41 制冷压缩机LM1-250MA1、C1 250 0.86 0.98 51 制冷压缩机2DLGS-K2、D2 250 0.89 0.986 49 制冷压缩机2DLGS-K2、D5 250 0.89 0.98 48 空气压缩机20S-200A、D1 150 0.87 0.98 38 空气压缩机20S-200A、D2 150 0.86 0.978 36 空气压缩机20S-200A、D3 150 0.87 0.982 40 空气压缩机60A-160、B1 160 0.88 0.98 46 空气压缩机60A-160、B2 160 0.89 0.973 48

1.由于电流减少，变压器的铜损及公司内部的低压损耗都降低。 配电系统电流下降率△Ｉ％＝（1－0.87/0.98）×100％＝11％； 配电系统损耗下降率 △Ｐ％＝(1-0.872/0.982)×100％＝21％

2.该公司B区制冷机、空压机电动机补偿的总容量为780千乏，电流平均总下降518（A）,依据GB/T12497-1997中计算公式，安装电动机补偿装置后，年可节电量＝补偿容量×无功经济当量×年运行时间＝780×0.04×24×300＝224640kWh，节约价值11.2万元，补偿投资费用(包括设备的购置、安装及现场调试)为：6.24万元。(80元/千乏)

七、 结论

文中集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的 影响 以及提高功率因数所带来的经济效益和 社会 效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。

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