什么是無功功率？無功補償?shù)慕?jīng)濟效益有哪些？安科瑞 顧語歡

一、提及“無功補償”，首先我們要了解無功功率的概念，什么是無功功率？

? ? ? ?人們對有功功率相對容易理解，因為它能做功、產(chǎn)生熱量、帶動電機旋轉(zhuǎn)等。例如，當(dāng)交流電通過純電阻時，電流能使電阻發(fā)熱，是實實在在能感受得到的功率。但“無功功率”一般則難于理解，它僅存在于交流電中，直流電不存在無功功率的問題。例如，當(dāng)交流電流通過純電容或純電感負(fù)載時并不做功，也就是說純電容或者純電感負(fù)載不消耗有功功率，但在它們中流過的電流以及對應(yīng)電壓就形成了交流功率，這種交流功率即稱為無功功率。理論上講，無功功率是不做工的，當(dāng)然它不應(yīng)該產(chǎn)生光和熱，更不能帶動電機的旋轉(zhuǎn)。

? ? ? ?往往我們遇到的負(fù)載很少有純感性或純?nèi)菪缘?，一般都是混合性?fù)載，這樣電流在通過它們的時候，有部分功率能做功，有部分功率不能做功，不能做功的功率就是無功功率，為了直觀的體現(xiàn)無功功率和有功功率的關(guān)系，人們采用功率因數(shù)的概念來表述電能的利用率。功率因數(shù)越接近1，說明有功功率的占比高，電能的利用率高；反之，功率因數(shù)越接近0，說明有功功率的占比低，電能的利用率則低。為了提高電能的利用率，就提出了“無功補償”的概念。

? ? ? ?了解了無功功率、有功功率、功率因數(shù)的概念，也知道了無功補償?shù)母灸康木褪翘岣唠娔芾寐?。接下來我們具體分析下：為什么要進行無功補償、無功補償?shù)脑硎鞘裁?、補償形式有哪些以及補償經(jīng)濟性的分析等。

二、無功補償?shù)慕?jīng)濟效益

? ? ? ?1、補償無功功率，提高功率因數(shù)

? ? ? ?根據(jù)通知內(nèi)容，不難發(fā)現(xiàn)，功率因數(shù)以0.9為標(biāo)準(zhǔn)值的力率調(diào)整規(guī)定，提高功率因數(shù)可以減少總電費的繳納，甚至功率因數(shù)高于0.9的配電用戶，還能獲得電力公司力率調(diào)整的獎勵費用。

? ? ? ?動態(tài)無功功率補償裝置的有功節(jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機之間的供配電的損耗。所以高壓網(wǎng)側(cè)的無功補償不能減少低壓閥側(cè)的損耗，亦不能使低壓供電變壓器的利用率提高，根據(jù)合適的補償理論，就地動態(tài)無功功率補償節(jié)能效果顯著。

? ? ? ?另外，市場上很多補償設(shè)備宣傳“節(jié)能”“省電”等等概念，也基本上都是從無功補償入手，提高功率因數(shù)，減少力率罰款，或者由力率罰款轉(zhuǎn)化為力率獎勵的方式，實現(xiàn)為配電用戶省錢的目的。所以關(guān)于無功補償，在自然界功率傳遞的角度認(rèn)識的話，嚴(yán)格講并不屬于“節(jié)能”“省電”范疇，但是實實在在可以給配電用戶省錢。

? ? ? ?2、降低輸電線路及變壓器的損耗

? ? ? ?合理的補償可以合理的降低系統(tǒng)電流，以系統(tǒng)自然功率0.7為例，如通過補償裝置將系統(tǒng)功率因數(shù)提高到接近1的水平，系統(tǒng)電流將下降30%左右，即線路和變壓器的損耗可降為P=I2R＝(1-30%)2R=0.49R，即線路和變壓器損耗可降低51%。用電企業(yè)的自然功率因數(shù)一般在0.7左右，功率因數(shù)從0.7提高到0.95以上線損降低率和變壓器的銅損降低率如下表：

? ? ? ?降低線路及變壓器損耗，節(jié)約有功電度，是重要的節(jié)能措施。如在石油行業(yè)中，線路比較長，而且比較復(fù)雜，那么可以通過增加無功補償設(shè)備來降低運行電流，從而降低線路損耗，節(jié)約有功電度，節(jié)能效果明顯。

? ? ? ?3、增加電網(wǎng)的傳輸能力，提高設(shè)備利用率

? ? ? ?由于補償裝置可以合理的降低系統(tǒng)電流和視在功率，故可以合理的降低電網(wǎng)建設(shè)中所有相關(guān)設(shè)備的容量，從而降低電網(wǎng)建設(shè)中的投資。功率因數(shù)在0.7左右的系統(tǒng)，由于合理的補償可使系統(tǒng)電流下降30%，即提高發(fā)電廠、變配電設(shè)施30%的帶載能力。

? ? ? ?如果變壓器及線路小容量不足時，可以通過安裝無功補償裝置的方法解決。安裝無功補償裝置可以使無功功率就地平衡，從而減小流過線路及變壓器的電流，減緩導(dǎo)線及變壓器的絕緣老化速度，延長使用壽命。同時可以釋放變壓器及線路的容量，增加變壓器及線路帶負(fù)荷能力。如，有一臺100KVA變壓器，目前負(fù)載率為85%，COSΦ=0.7。如果加裝無功補償設(shè)備，可使變壓器釋放30%的帶載量，用戶可在變壓器不增容的情況下，增加負(fù)載，進行擴大生產(chǎn)。

? ? ? ?4、改良電壓質(zhì)量

? ? ? ?由于系統(tǒng)存在的大量感性負(fù)載將造成供電線路壓降，尤其在供電線路末端更為嚴(yán)重，通過合理的補償可以合理的緩和線路壓降，改良電能質(zhì)量。

? ? ? ?線路中的電壓損失的計算公式如下：

式中：

P —— 有功功率，kW

U —— 額定電壓，kV

R —— 線路總電阻，Ω

Q —— 無功功率，kVar

Xl—— 線路感抗，Ω

? ? ? ?由于系統(tǒng)的感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻抗，從上式中可以看到,無功的變化會引起電壓產(chǎn)生很大的變化。當(dāng)線路中，無功功率Q減小以后，電壓損失也就減少了。

? ? ? ?對于供電線路末端電壓一般較低，可通過增加無功補償裝置來提升線路末端電壓，使用記設(shè)備可靠運行。

? ? ? ?另一方面，隨著工業(yè)的發(fā)展，大量的自控設(shè)備及非線性負(fù)載的使用，使大量諧波在供配電網(wǎng)絡(luò)中的流動，污染電網(wǎng)。通過合理的配置補償濾波設(shè)備，治理或大幅度降低諧波對供電系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響是改良電能質(zhì)量的主要手段之一。