功率因数补偿小议

摘要:由于企业中绝大多数是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，增加了线路和变压器的电流，不但加大了无功损耗，同时也加大了有功损耗。因此采取合适的补偿方法，尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。

关键词:功率因数；补偿方法；无功损耗；节能

电能占企业成本的5％～20％，有些企业占得更高。因此如何提高电能的利用率和使用效率，保证电能质量，是企业节能提效的重要手段。绝大多数企业是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，因此企业的能源消耗中无功能源消耗占了很大成份。尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。

对于企业而言，供电损耗主要是电动机损耗、低压线路损耗、高压线路损耗和变压器损耗。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。电动机损耗（即效率）是电动机本身固有的，目前Y系列的电动机的效率一般都在85％～95％。但电动机的功率因数将影响整个电网的效率。用电系统装设无功补偿设备，提高功率因数，对于企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行具有极为重要的意义。

无功补偿分为就地补偿和集中补偿两种。如图所示。C3、C4为单独就地补偿装置，C1、C2和C为集中补偿。C为高压集中补偿装置， C2为低压集中补偿装置，C1为低压就地集中补偿装置。

1．单独就地补偿

单独就地补偿是将无功补偿装置安装在电动机侧，其优点可以减小整个线路的无功电流，最大程度地减小无功消耗，并且不需单独设立开关，但单独就地补偿的补偿电容器安装分散，管理比较麻烦，不便于维护。

当设备的功率因数由COSΦ1（如COSΦ1＝0.7）提高到COSΦ2（如COSΦ2＝0.85以上），则线损节电量：

式中：R――线路电阻，Ω；

P――线路传输的有功功率，kW；

T――设备运行时间，h；

UL――线路线电压，kV；

COSΦ1――补偿前的功率因数；

COSΦ2――补偿后的功率因数。

线损节电量系数：

从表1可见，COSΦ从0.85变到0.9，线损节电量增加0.15，但随着COSΦ地提高，线损节电量增加变小。

变压器铜损节电量：

式中：K――负荷系数（一班制3.6；二班制1.8；三班制1.2）；

PK――变压器铜损，kW；

T1――变压器运行时间，h；

A――用户变压器二次侧有功用电量, kWh；

S――变压器额定容量,kVA。

可见变压器铜损节电量系数与线路节电量系数相同。

线损降低率：

可见变压器铜损降低率与线损降低率相同。

从表2可见，线损降低率也有与线损节电量同样地情况。

在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线的电流越大，导线阻抗的电压降落越大，这样负载的端电压就低，使设备得不到充分的利用。

在线路中电压损失U的计算公式如下：

(kV)

式中：P――有功功率，kW；

Q――无功功率，kvar；

U――额定电压，kV；

R――线路总电阻，Ω；

XL――线路感抗，Ω。

由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失也就减少了。

2．集中补偿

集中补偿分为就地集中补偿、低压集中补偿和高压集中补偿。

1）就地集中补偿

就地集中补偿即将补偿装置安放在车间的低压开关柜侧。如图中C1即为低压就地集中补偿装置。

就地集中补偿可以减小高低压供电干线和变压器的无功损耗，但无法补偿供电支线的无功损耗。由于无功补偿装置仍分散在各车间的配电屏处，管理和维护仍比较麻烦。

2）低压集中补偿

低压集中补偿是将补偿装置安放在工厂的低压配电所。如图中C2即为低压集中补偿装置。

低压集中补偿可以减小高压供电线路和变压器的无功损耗，但无法补偿低压供电线路的无功损耗。由于无功补偿装置安放在低压配电所，所以管理和维护比较方便。现在绝大多数高压侧没有设备的工厂均采用低压集中补偿方式。

3）高压集中补偿

高压集中补偿是将补偿装置安放在高压进线的末端，一般放置在工厂的高压配电所内。如图中C即为高压集中补偿装置。

高压集中补偿只可以减小高压供电线路的无功损耗，但无法补偿变压器和低压供电线路的无功损耗。如工厂中有高压电机设备时，应采用高压集中补偿方式。

可见，进行合理的无功补偿，选择高质量的补偿设备，的确是较大幅度地降低线损、提高设备利用率、改善电压质量、提高功率因数的有效途径。

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