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無功補償與節(jié)能降損，提高線路和變壓器的輸送能力
日期：2025-04-02 02:19
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摘要： 無功補償是電網(wǎng)運行中常用、有效的降損節(jié)能技術(shù)措施之一。它是借助于無功補償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。
無功補償是電網(wǎng)運行中常用、有效的降損節(jié)能技術(shù)措施之一。它是借助于無功補償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。
一、對電力用戶
在實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)一些電力用戶對無功補償?shù)姆e極性不高，由于他們在認識上存在誤區(qū)，因此總認為無功補償是供電公司的事，與用戶沒有多大關(guān)系，直流高壓發(fā)生器適用于電力部門、企業(yè)動力部門對氧化鋅避雷器、電力電纜、發(fā)電機、變壓器、開關(guān)等設(shè)備進行直流高壓試驗和泄漏電流試驗。進行無功補償對用戶沒有多大好處。其實，無功補償不僅對供電公司有利，而且對電力用戶也有很大好處。為便于電力用戶理解，簡單分析如下：
無功補償?shù)膶嵸|(zhì)是要盡量減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，設(shè)法就地安裝無功電源，從而滿足電力用戶及網(wǎng)絡(luò)元件對無功功率的需求。變電站安裝的電容器裝置只能減少110kV、35kV線路中無功功率的傳遞，降低110kV、35kV線路的損耗，而電力用戶安裝的的電容器裝置，能減少整個網(wǎng)絡(luò)中無功功率的傳遞，從而能降低整個網(wǎng)絡(luò)的線路損耗，改善整個網(wǎng)絡(luò)的電壓質(zhì)量。
具體地說，電力用戶安裝無功補償裝置的好處有：
1．實行力率收費，可減少電費支出。
力率電費是指電力用戶感性負載無功消耗量過大，造成功率因數(shù)低于國家標準，從而按電費額的百分比追收的電費（詳見功率因數(shù)調(diào)整電費表）。
高壓計量的用戶：
力率電費＝（電度電費+基本電費）×罰款比例
獎勵電費＝（電度電費+基本電費）×獎勵比例
低壓計量的用戶：
力率電費＝電度電費×罰款比例
獎勵電費＝電度電費×獎勵比例
電度電費是指動力電費，不包括照明電費，照明是不收力率電費的。
對于低壓計量的用戶電度電費中還包括線損電費和變壓器的有功損失電費。
高壓計量的用戶當變壓器的容量超過315KVA時收基本電費，基本電費是按變壓器的容量來收取的。
2．減少了電能損失。
因為ΔP＝（）2×R，所以ΔP與功率因數(shù)的平方成反比，如果用戶的功率因數(shù)從0.7提高到0.95，功率損失可減少46%，如果功率因數(shù)從0.7提高到0.90，則功率損失可減少40%，效果是明顯的，因此，提高用戶功率因數(shù)是節(jié)約電能的重大措施。
3．可選用截面較小導(dǎo)線：
因為Ｉ＝，功率因數(shù)提高后，電流數(shù)值下降，導(dǎo)線截面可相應(yīng)減少。
4．可選用較小容量的變壓器。
因為視在功率S＝，功率因數(shù)提高后，S值相應(yīng)下降，可選用較小容量的變壓器，減少變壓器的一次性投資、增容時的貼費和支付給電業(yè)部門按變壓器容量收取的基本電費；從另一方面說，如果設(shè)備輸送容量一定，功率因數(shù)提高，輸送的有功功率將增加。
5．減少電壓降，改善電壓質(zhì)量：
因電壓降ΔU＝，而且一般電力系統(tǒng)的X＞＞R值，Q減少后，可較大幅度地減少電壓降，從而改善用戶的電壓質(zhì)量。
電力用戶功率因數(shù)提高到何值是經(jīng)濟的，需要根據(jù)技術(shù)比較，衡量后確定。
二、對農(nóng)網(wǎng)線路
電力線路是用來傳輸電能的，而線損是電能在傳輸過程中所產(chǎn)生的有功電能、無功電能和電壓損失的總稱（在習(xí)慣上常稱為有功電能損失）。電網(wǎng)的線損按性質(zhì)可分為技術(shù)線損和管理線損。技術(shù)線損又稱為理論線損，它是電網(wǎng)中各元件電能損耗的總稱?？赏ㄟ^理論計算來預(yù)測，而通過安裝無功補償裝置等技術(shù)措施便可以達到降低技術(shù)線損的目的。管理線損是由計量設(shè)備誤差引起的線損以及由于管理不善和失誤等原因造成的線損，如竊電和抄表核算過程中漏抄、錯抄、錯算等原因造成的線損。管理線損通過加強管理來達到降低的目地。
在技術(shù)措施方面主要是安裝線路無功補償裝置來改善網(wǎng)絡(luò)中的無功功率分布，提高功率因數(shù)COSφ。
在有功功率合理分配的同時，做到無功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無功遠距離輸送。增設(shè)無功補償裝置，提高負荷的功率因數(shù)。合理地配置無功補償裝置，改變無功潮流分布，減少有功損耗和電壓損耗、減少發(fā)電機送出的無功功率和通過線路、變壓器傳輸?shù)臒o功功率，使線損大為降低，還可以改善電壓質(zhì)量，提高線路和變壓器的輸送能力。
無功功率對電壓的影響
電網(wǎng)在進行功率傳輸時，電流將在線路等阻抗上產(chǎn)生電壓損耗△U，假如始端電壓為U1，末端電壓為U2，則電壓損耗計算公式為:△U=U1-U2=（PR+QX）/Un
式中：P----線路傳輸?shù)挠泄β剩↘W）
Q----線路傳輸?shù)臒o功功率（Kvar）
Un----線路額定電壓（KV）
R、X----線路電阻、電抗（Ω）
若保持有功功率恒定，而R和X為定值，無功功率Q愈小，則電壓損失愈小，電壓質(zhì)量就愈高。當線路安裝容量為QC的并聯(lián)電容器補償裝置后，線路的電壓損耗變?yōu)椋?br>
△U′=[PR+（Q-QC）X]/Un
可以看出:采取無功補償以后，線路傳輸?shù)臒o功功率變小，相應(yīng)地減少了線路電壓的損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。
無功功率對線損的影響
無功功率不僅影響配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，而且導(dǎo)致了配電系統(tǒng)供電線損的增加。
1．線路
在農(nóng)用配電網(wǎng)中線路的年電能損耗為：△A=3RI2maxて×10-3=△Pmaxて×10-3＝P2Rて×10-3/(U2COS2φ)(KWh)
式中：△Pmax----年內(nèi)線路輸送大負荷時的有功功率（KW）
Imax---裝置所通過的大負荷電流（A）
て----大負荷損耗時間（h），其值可由年負荷曲線確定。
將功率因數(shù)由COSφ1提高到COSφ2時，線路中的功率損耗降低率為：
△P％＝[1-(COSφ1/COSφ2)2]×100%
當功率因數(shù)由0.7提高到0.9時，線路中的功率損耗可減少39.5%。
2．變壓器
當電壓為額定值時，在農(nóng)用配電網(wǎng)中變壓器的年電能損耗為：△A=n△P0t+S2max△PKて/(nS2n)(KWh)
式中：△P0----變壓器的鐵損（KW）
△PK----變壓器的銅損（KW）
Sn----變壓器的額定容量（KVA）
Smax----變壓器的大負荷（KVA）
t----變壓器每年投入運行的小時數(shù)(h)
n----并聯(lián)運行的變壓器臺數(shù)
て----大負荷損耗時間（h），其值可由年負荷曲線確定。
由于大負荷損耗時間て與功率因數(shù)COSφ有關(guān)，當COSφ增大時，輸送的無功功率減少，相應(yīng)的て值也就減少，因而電網(wǎng)損耗也就明顯降低。
實現(xiàn)無功補償，不僅能改善電壓質(zhì)量，對提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性也有重大作用，應(yīng)根據(jù)各種運行方式下的網(wǎng)損來優(yōu)化運行方式，合理調(diào)整和利用補償設(shè)備提高功率因數(shù)。對電網(wǎng)進行無功補償時，根據(jù)電網(wǎng)中無功負荷及無功分布情況合理選擇無功補償容量和確定補償容量的分布，以進一步降低電網(wǎng)損耗。
實際補償過程中，電容器容量的選擇是一個十分重要的問題，如果我們選擇的容量過小，則起不到很好的補償作用；如果容量選擇過大，供電回路電流的相位將超前于電壓，就會產(chǎn)生過補償，引起變壓器二次側(cè)電壓升高，導(dǎo)致電力線路及電容器自身的損耗增加。
無功補償是日常運行中常用、有效的降損節(jié)能技術(shù)措施，無功分散補償更能實現(xiàn)無功的就地平衡。對降低供電線損，提高配網(wǎng)供電能力，改善電壓質(zhì)量都有重大意義，所以，在配電網(wǎng)建設(shè)與改造中應(yīng)大力推廣無功補償技術(shù)。
一、對電力用戶
在實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)一些電力用戶對無功補償?shù)姆e極性不高，由于他們在認識上存在誤區(qū)，因此總認為無功補償是供電公司的事，與用戶沒有多大關(guān)系，直流高壓發(fā)生器適用于電力部門、企業(yè)動力部門對氧化鋅避雷器、電力電纜、發(fā)電機、變壓器、開關(guān)等設(shè)備進行直流高壓試驗和泄漏電流試驗。進行無功補償對用戶沒有多大好處。其實，無功補償不僅對供電公司有利，而且對電力用戶也有很大好處。為便于電力用戶理解，簡單分析如下：
無功補償?shù)膶嵸|(zhì)是要盡量減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，設(shè)法就地安裝無功電源，從而滿足電力用戶及網(wǎng)絡(luò)元件對無功功率的需求。變電站安裝的電容器裝置只能減少110kV、35kV線路中無功功率的傳遞，降低110kV、35kV線路的損耗，而電力用戶安裝的的電容器裝置，能減少整個網(wǎng)絡(luò)中無功功率的傳遞，從而能降低整個網(wǎng)絡(luò)的線路損耗，改善整個網(wǎng)絡(luò)的電壓質(zhì)量。
具體地說，電力用戶安裝無功補償裝置的好處有：
1．實行力率收費，可減少電費支出。
力率電費是指電力用戶感性負載無功消耗量過大，造成功率因數(shù)低于國家標準，從而按電費額的百分比追收的電費（詳見功率因數(shù)調(diào)整電費表）。
高壓計量的用戶：
力率電費＝（電度電費+基本電費）×罰款比例
獎勵電費＝（電度電費+基本電費）×獎勵比例
低壓計量的用戶：
力率電費＝電度電費×罰款比例
獎勵電費＝電度電費×獎勵比例
電度電費是指動力電費，不包括照明電費，照明是不收力率電費的。
對于低壓計量的用戶電度電費中還包括線損電費和變壓器的有功損失電費。
高壓計量的用戶當變壓器的容量超過315KVA時收基本電費，基本電費是按變壓器的容量來收取的。
2．減少了電能損失。
因為ΔP＝（）2×R，所以ΔP與功率因數(shù)的平方成反比，如果用戶的功率因數(shù)從0.7提高到0.95，功率損失可減少46%，如果功率因數(shù)從0.7提高到0.90，則功率損失可減少40%，效果是明顯的，因此，提高用戶功率因數(shù)是節(jié)約電能的重大措施。
3．可選用截面較小導(dǎo)線：
因為Ｉ＝，功率因數(shù)提高后，電流數(shù)值下降，導(dǎo)線截面可相應(yīng)減少。
4．可選用較小容量的變壓器。
因為視在功率S＝，功率因數(shù)提高后，S值相應(yīng)下降，可選用較小容量的變壓器，減少變壓器的一次性投資、增容時的貼費和支付給電業(yè)部門按變壓器容量收取的基本電費；從另一方面說，如果設(shè)備輸送容量一定，功率因數(shù)提高，輸送的有功功率將增加。
5．減少電壓降，改善電壓質(zhì)量：
因電壓降ΔU＝，而且一般電力系統(tǒng)的X＞＞R值，Q減少后，可較大幅度地減少電壓降，從而改善用戶的電壓質(zhì)量。
電力用戶功率因數(shù)提高到何值是經(jīng)濟的，需要根據(jù)技術(shù)比較，衡量后確定。
二、對農(nóng)網(wǎng)線路
電力線路是用來傳輸電能的，而線損是電能在傳輸過程中所產(chǎn)生的有功電能、無功電能和電壓損失的總稱（在習(xí)慣上常稱為有功電能損失）。電網(wǎng)的線損按性質(zhì)可分為技術(shù)線損和管理線損。技術(shù)線損又稱為理論線損，它是電網(wǎng)中各元件電能損耗的總稱?？赏ㄟ^理論計算來預(yù)測，而通過安裝無功補償裝置等技術(shù)措施便可以達到降低技術(shù)線損的目的。管理線損是由計量設(shè)備誤差引起的線損以及由于管理不善和失誤等原因造成的線損，如竊電和抄表核算過程中漏抄、錯抄、錯算等原因造成的線損。管理線損通過加強管理來達到降低的目地。
在技術(shù)措施方面主要是安裝線路無功補償裝置來改善網(wǎng)絡(luò)中的無功功率分布，提高功率因數(shù)COSφ。
在有功功率合理分配的同時，做到無功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無功遠距離輸送。增設(shè)無功補償裝置，提高負荷的功率因數(shù)。合理地配置無功補償裝置，改變無功潮流分布，減少有功損耗和電壓損耗、減少發(fā)電機送出的無功功率和通過線路、變壓器傳輸?shù)臒o功功率，使線損大為降低，還可以改善電壓質(zhì)量，提高線路和變壓器的輸送能力。
無功功率對電壓的影響
電網(wǎng)在進行功率傳輸時，電流將在線路等阻抗上產(chǎn)生電壓損耗△U，假如始端電壓為U1，末端電壓為U2，則電壓損耗計算公式為:△U=U1-U2=（PR+QX）/Un
式中：P----線路傳輸?shù)挠泄β剩↘W）
Q----線路傳輸?shù)臒o功功率（Kvar）
Un----線路額定電壓（KV）
R、X----線路電阻、電抗（Ω）
若保持有功功率恒定，而R和X為定值，無功功率Q愈小，則電壓損失愈小，電壓質(zhì)量就愈高。當線路安裝容量為QC的并聯(lián)電容器補償裝置后，線路的電壓損耗變?yōu)椋?br>
△U′=[PR+（Q-QC）X]/Un
可以看出:采取無功補償以后，線路傳輸?shù)臒o功功率變小，相應(yīng)地減少了線路電壓的損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。
無功功率對線損的影響
無功功率不僅影響配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，而且導(dǎo)致了配電系統(tǒng)供電線損的增加。
1．線路
在農(nóng)用配電網(wǎng)中線路的年電能損耗為：△A=3RI2maxて×10-3=△Pmaxて×10-3＝P2Rて×10-3/(U2COS2φ)(KWh)
式中：△Pmax----年內(nèi)線路輸送大負荷時的有功功率（KW）
Imax---裝置所通過的大負荷電流（A）
て----大負荷損耗時間（h），其值可由年負荷曲線確定。
將功率因數(shù)由COSφ1提高到COSφ2時，線路中的功率損耗降低率為：
△P％＝[1-(COSφ1/COSφ2)2]×100%
當功率因數(shù)由0.7提高到0.9時，線路中的功率損耗可減少39.5%。
2．變壓器
當電壓為額定值時，在農(nóng)用配電網(wǎng)中變壓器的年電能損耗為：△A=n△P0t+S2max△PKて/(nS2n)(KWh)
式中：△P0----變壓器的鐵損（KW）
△PK----變壓器的銅損（KW）
Sn----變壓器的額定容量（KVA）
Smax----變壓器的大負荷（KVA）
t----變壓器每年投入運行的小時數(shù)(h)
n----并聯(lián)運行的變壓器臺數(shù)
て----大負荷損耗時間（h），其值可由年負荷曲線確定。
由于大負荷損耗時間て與功率因數(shù)COSφ有關(guān)，當COSφ增大時，輸送的無功功率減少，相應(yīng)的て值也就減少，因而電網(wǎng)損耗也就明顯降低。
實現(xiàn)無功補償，不僅能改善電壓質(zhì)量，對提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性也有重大作用，應(yīng)根據(jù)各種運行方式下的網(wǎng)損來優(yōu)化運行方式，合理調(diào)整和利用補償設(shè)備提高功率因數(shù)。對電網(wǎng)進行無功補償時，根據(jù)電網(wǎng)中無功負荷及無功分布情況合理選擇無功補償容量和確定補償容量的分布，以進一步降低電網(wǎng)損耗。
實際補償過程中，電容器容量的選擇是一個十分重要的問題，如果我們選擇的容量過小，則起不到很好的補償作用；如果容量選擇過大，供電回路電流的相位將超前于電壓，就會產(chǎn)生過補償，引起變壓器二次側(cè)電壓升高，導(dǎo)致電力線路及電容器自身的損耗增加。
無功補償是日常運行中常用、有效的降損節(jié)能技術(shù)措施，無功分散補償更能實現(xiàn)無功的就地平衡。對降低供電線損，提高配網(wǎng)供電能力，改善電壓質(zhì)量都有重大意義，所以，在配電網(wǎng)建設(shè)與改造中應(yīng)大力推廣無功補償技術(shù)。
