無(wú)功補償方案的分析

1　怎樣進(jìn)行無(wú)功補償

應采取就地平衡的原則，使電網(wǎng)任一時(shí)刻無(wú)功總出力(含無(wú)功補償)與無(wú)功總負荷(含無(wú)功總損耗)保持平衡。望奎局已實(shí)現了變電所的集中補償，本文不再涉及，僅就10kV線(xiàn)路，配變與電動(dòng)機的補償加以討論。

(1)10kV配電線(xiàn)路的無(wú)功補償：

望奎局在每條10kV配電線(xiàn)路上安裝1～2處高壓無(wú)功自動(dòng)補償裝置，補償容量按線(xiàn)路配變總容量的10%掌握。望奎局公用配變容量為40500kVA，需補償無(wú)功容量約為4000kvar，約需資金55萬(wàn)元。經(jīng)計算，安裝一處時(shí)，宜將無(wú)功自動(dòng)補償裝置安裝在距線(xiàn)路首端的2/3線(xiàn)路長(cháng)度處。安裝兩處時(shí)，第一處安裝在距線(xiàn)路首端的2/5線(xiàn)路長(cháng)度處，另一處安裝在距線(xiàn)路首端的4/5線(xiàn)路長(cháng)度處，各處容量為線(xiàn)路總補償容量的一半。具體安裝時(shí)，還應考慮便于操作、維護和檢修工作等。

(2)配電變壓器的無(wú)功補償：

農網(wǎng)的大部分配電變壓器晝夜負荷變化較大，許多村屯用電多為居民生活用電，白天及后半夜多數變壓器處于輕載或空載狀態(tài)。我們知道變壓器的損耗包括有功損耗和無(wú)功損耗，無(wú)功損耗包括空載勵磁損耗及漏磁無(wú)功損耗。從配電網(wǎng)線(xiàn)損理論計算可知，配電變壓器的無(wú)功損耗約占配電網(wǎng)總損耗的60%左右。為有效補償配電變壓器本身的無(wú)功功率，避免輕載時(shí)功率因數超前，電壓升高及節約資金，對容量在200kVA以下的配電變壓器按配變容量的5%左右掌握實(shí)行靜態(tài)無(wú)功補償。將補償裝置裝設在配變低壓出口處，隨配變同時(shí)投切。對200kVA及以上的配變安裝自動(dòng)跟蹤補償裝置。

(3)電動(dòng)機的無(wú)功補償：

7.5kW及以上投運率高的電動(dòng)機最好進(jìn)行無(wú)功補償，為防止出現因過(guò)補而產(chǎn)生的諧振過(guò)電壓，燒毀電動(dòng)機，應將電動(dòng)機空載時(shí)的功率因數補償到接近1。因為電動(dòng)機空載時(shí)的無(wú)功負荷最小，補償后滿(mǎn)載的電動(dòng)機功率因數仍為滯后，這樣就避免過(guò)補償現象的發(fā)生。將低壓電容器同設備一起投切，直接補償設備本身的無(wú)功損耗。

①機械負荷慣性較小的電動(dòng)機(如風(fēng)機等)：

Q_c≈0.9Q_o　　　　　　　　　　　　　　　(1)

式中Q_c--補償容量，kvar

　　Q_o--電動(dòng)機空載無(wú)功功率，kvar

電動(dòng)機空載電流可由廠(chǎng)家提供，如無(wú)，可參照(2)式確定：

I_o=2I_e(1-cosφ)，A(2)

式中I_o--電動(dòng)機空載電流，A

　　I_e--電動(dòng)機額定電流，A

　　cosφ--電動(dòng)機額定負荷時(shí)功率因數

②機械負荷慣性較大的電動(dòng)機(如水泵等)：

Q_c=(1.3～1.5)Q_o　　　　　　　　　　　　　 (3)

③車(chē)間、工廠(chǎng)集中補償容量可按(4)式確定：

Q_c=P_m(tgφ₁-tgφ₂)　　　　　　　　　　　　(4)

式中P_m--最高負荷時(shí)平均有功功率

　　tgφ₁--補償前功率因數角的正切值

　　tgφ₂--補償后功率因數角的正切值

電動(dòng)機的無(wú)功補償，由于受益方主要是客戶(hù)本身，因此投資應由客戶(hù)自己承擔。

2　經(jīng)濟效益分析

(1)配電變壓器無(wú)功補償經(jīng)濟效益分析：

電網(wǎng)實(shí)現無(wú)功補償后，不僅降低配變用電設備的損耗，而且使高低壓配電電流減少，導致線(xiàn)損率的降低，同時(shí)主變銅損及上一級輸電線(xiàn)路的導線(xiàn)損失降低。全部考慮將使計算復雜。為簡(jiǎn)化計算程序，可以采用無(wú)功補償經(jīng)濟當量來(lái)計算無(wú)功補償后的經(jīng)濟效益。它的物理意義是每安裝1kvar的補償電容器，相當于有功損耗降低多少千瓦。補償裝置于配電變壓器低壓母線(xiàn)側，無(wú)功經(jīng)濟當量值查有關(guān)手冊可取0.15。為使計算更具科學(xué)性，根據望奎縣實(shí)際情況，計算時(shí)取0.1。望奎縣供電區需安裝無(wú)功補償容量為2500kvar，經(jīng)計算，每年可減少電量損失170萬(wàn)kW?h，每kW?h購電單價(jià)按0.3元計算，每年可有50萬(wàn)元的收益。

(2)10kV配電線(xiàn)路無(wú)功補償經(jīng)濟效益分析：

10kV配電線(xiàn)路共需無(wú)功補償容量約為4000kvar，無(wú)功經(jīng)濟當量查有關(guān)手冊可取0.06，補償設備每天投運按6小時(shí)左右，經(jīng)計算，每年可減少電量損失節約50萬(wàn)kW?h，每kW?h按0.3元購電單價(jià)計算，每年可有15萬(wàn)元的收益。

(3)無(wú)功補償設備本身的經(jīng)濟效益分析：

安裝無(wú)功補償設備后，設備本身?yè)p耗的電量可按下式計算：

A=Q_c?tgφ　　　　　　　　　　　　　　(5)

式中Q_c--投運電容器容量，kvar

　　tgφ--電容器介質(zhì)損失角的正切值

　　T--電容器投運時(shí)間

經(jīng)計算，無(wú)功補償設備年消耗電量為16萬(wàn)kW?h，每年有5萬(wàn)元的負收益。

通過(guò)以上分析表明，無(wú)功補償總投資約為100萬(wàn)元，設備投運后每年可有60萬(wàn)元的收益，兩年即可收回全部投資。

3　結論

進(jìn)行合理的無(wú)功補償的確是一條投資小、見(jiàn)效快、收益高、切實(shí)可行的、能較大幅度降低線(xiàn)損，提高電能質(zhì)量的有效途徑。