無功補償及電能計算

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3、定及補償容量的計算方法，并論述了加強無功補償裝置管理、提高運行效率應(yīng)注意的問題。    關(guān)鍵詞：無功補償；技術(shù)管理；工礦企業(yè)1前言供電部門在向用電單位（以下簡稱用戶）輸送的三相交流功率中，包括有功功率和無功功率兩部分。將電能轉(zhuǎn)換成機械能、熱能、光能等那一部分功率叫有功功率，用戶應(yīng)按期向供電部門交納所用有功電度的電費；無功功率為建立磁場而存在并未做功，所以供電部門不能向用戶收取無功電度電費，但無功功率在輸變電過程中要造成大量線路損耗和電壓損失，占用輸變電設(shè)備的容量，降低了設(shè)備利用率。因此，供電部門對輸送給用戶的無功功率實行限制，制訂了功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用經(jīng)濟手段功率因

4、數(shù)調(diào)整電費對用戶進行考核。用戶功率因數(shù)低于考核標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整電費是正值，用戶除了交納正常電費之外，還要增加支付調(diào)整電費（功率因數(shù)罰款）；用戶功率因數(shù)高于考核標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整電費是負(fù)值，用戶可以從正常電費中減去調(diào)整電費（功率因數(shù)獎勵）。用電設(shè)備如變壓器、交流電動機、熒光燈電感式鎮(zhèn)流器等均是電感性負(fù)荷，絕大多數(shù)用戶的自然功率因數(shù)低于考核標(biāo)準(zhǔn)，都要采取一些措施進行無功補償來提高功率因數(shù)。安裝移相電力電容器是廣大用戶無功補償?shù)氖走x方案。2無功補償?shù)慕?jīng)濟意義21提高輸變電設(shè)備的利用率    有功功率當(dāng)線電流I和線電壓U一定時，功率因數(shù)cos提高后，有功功率P就提高了。供電部門同樣的變

5、壓器容量和輸電線路就可向用戶輸送更多的有功功率?；蛘哒f，在輸送同樣容量的有功功率P時，當(dāng)cos提高后，變壓器容量就可以相應(yīng)減小，輸電線路可以相應(yīng)減小導(dǎo)線截面，降低了設(shè)備投資和投運后的運行費用。當(dāng)用戶設(shè)法提高負(fù)載終端功率因數(shù)后，上述利益用戶也將共享。22降低電壓損失，提高末端電壓水平    輸送功率的過程中，線路產(chǎn)生的電壓損失為U，可用下式計算式中：P輸送的有功功率，kW；      Q輸送的有功功率，kV；      R線路導(dǎo)線、變壓器繞組電阻，； 

6、60;    X線路導(dǎo)線、變壓器繞組電抗，；      Ue線路額定線電壓，V。由式（1）可見，電壓損失包括有功部分損失（PR）及無功部分損失（QX）兩部分，而且對于導(dǎo)線截面較大的架空線路來說，主要是無功部分損失。當(dāng)采用無功補償技術(shù)后，降低了Q，無功部分電壓損失就明顯降低了，從而提高了末端電壓。23降低線路損耗電流在供配電線路及變壓器繞組中傳輸過程將產(chǎn)生功率損耗。三相交流電輸變配損耗功率P由下式計算： 式中：I線路電流，A；      U線路電壓，V； &

7、#160;    P輸送的有功功率，k W；      R每相線路電阻，。由式（2）可見，P與I的平方成正比，與cos平方成反比。所以在采取無功補償后，電流減小了，cos提高了，可明顯降低P，達到降損節(jié)電的目的。24減少電費支出241減少基本電費支出根據(jù)全國供用電規(guī)則規(guī)定，變壓器容量在315kVA及以上的大工業(yè)用電戶均實行兩部制供電計費辦法。用戶向供電部門交納電度電費外，還要按變壓器容量大小交納基本電費，標(biāo)準(zhǔn)為18元kVA·月（按最大需量計費標(biāo)準(zhǔn)為27元kVA·月）?；倦娰M與變壓器容量有關(guān)，與

8、用電量多少無關(guān)。因此通過合理的無功補償措施后，使用同樣的有功功率，可以減少變壓器容量，每月就可以減少基本電費支出。特別對一些因生產(chǎn)發(fā)展，用電負(fù)荷增加，計劃購置較大容量的新變壓器來置換原變壓器，經(jīng)過合理無功補償后，原變壓器就可能會滿足新增用電負(fù)荷，這不但每月可以節(jié)支可觀的基本電費，而且省去了購置新變壓器的費用。242減少功率因數(shù)調(diào)整電費支出用戶平均功率因數(shù)計算是根據(jù)無功電量及有功電量計算出來的，即式中：Wpt時間內(nèi)的有功電量，kWh；      WQt時間內(nèi)的無功電量，kVArh。    調(diào)整電費計算方法：調(diào)整電費（

9、電度電費基本電費）·k（元）    式中：k功率因數(shù)調(diào)整電費調(diào)整百分率。    根據(jù)用戶變壓器容量、生產(chǎn)類別等因素，將用戶功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)分成090、085、080三類。以090為考核標(biāo)準(zhǔn)的k值可從表1中查出。 從表中可以清楚地看出，功率因數(shù)高低與調(diào)整電費百分率k值基本是反比關(guān)系。當(dāng)用戶功率因數(shù)大于090，調(diào)整電費成為負(fù)值，可減少總電費的支出；功率因數(shù)低于090，調(diào)整電費為正值，用戶要增加電費支出。    下面通過實例計算來進一步說明這一問題。    某大工業(yè)用戶變

10、壓器容量1000kVA，上月有功電量為30萬kWh，無功電量為25萬kVArh。經(jīng)采取無功補償措施后，本月有功電量為30萬kWh，無功電量為10萬kVArh，平均電價060元kWh，試計算采取補償措施后減少電費支出多少？    采取無功補償措施前的總電費：    電度電費06×3018萬元，    基本電費18×1000×10418萬元總計198萬元； （罰）    總電費1818128721087萬元。    采取

11、無功補償措施后的總電費：電度電費及基本電費同前為198萬元    功率因數(shù)     總電費19801485196515萬元。    可減少電費支出：2108719651514355萬元    一年就可節(jié)支電費17萬元多。同時，由于功率因數(shù)的提高，同樣這臺1000kVA變壓器，可以比原來多帶負(fù)荷180kW，為企業(yè)發(fā)展生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。3無功補償方式的選擇和補償容量的確定31用戶無功補償主要有以下幾種方式311集中補償將補償電容器集中安裝在用戶變電所低壓母線側(cè)，對全廠進行無功補償。

12、本補償方式可以減少供電部門無功功率的輸入，降低電網(wǎng)和本企業(yè)變壓器的電能損耗。同時在各車間無功潮流變化時，能自動相互調(diào)整補償，因此補償設(shè)備利用率高，投資少，管理方便。但從變電所到各車間直至被補償用電設(shè)備之間的低壓網(wǎng)絡(luò)中無功電流并未減少，達不到企業(yè)內(nèi)部線路降損節(jié)電的效果。該補償方式必須采用電容器自動投切裝置，否則有可能出現(xiàn)過補償現(xiàn)象。312分散補償將補償電容器分散安裝在各個車間配電間進行補償。該補償方式同時可降低變電所至各車間供電線路的損耗，提高車間末端電壓，適用于車間電動機較多但單臺容量不大、負(fù)載較輕、車間到變電所距離較近的地方。313就地（隨機）補償將補償電容器安裝在離變電所較遠且容量較大的交

13、流電動機旁的補償，也叫隨機（電動機）補償。這種補償方式是對單臺電動機進行一對一的單機無功補償。不但可以減少供電部門無功功率的輸入，同時使企業(yè)內(nèi)部低壓網(wǎng)絡(luò)無功得到完全補償，而且不會產(chǎn)生過補償。32補償容量的確定合理的補償容量是獲取理想補償效果的關(guān)鍵，應(yīng)通過計算或查表力求準(zhǔn)確。一是注意實際有功功率P的確定。有的用戶直接將用電設(shè)備裝機容量簡單相加后作為全廠有功功率來確定無功補償容量的方法是不正確的，這樣往往會造成補償容量過大。對已投產(chǎn)的用戶，可通過實測確定；對新上項目的用戶，應(yīng)在設(shè)計時認(rèn)真確定全廠計算負(fù)荷Pj，Pj與用電設(shè)備的同期系數(shù)、利用系數(shù)有關(guān)，可參照同類型廠運行數(shù)據(jù)或設(shè)計資料計算確定。二是注意

14、不要過補償。有的用戶故意多裝電容器，人為造成一些時間內(nèi)過補償，使無功電度表倒走，以為最終可以保持高力率。其實這是一種錯誤的理解。供電部門為用戶安裝的計量無功電度表具有防倒送功能，能夠自動將其倒送的無功電量累加到實用無功電量中去。因此倒送得越多，實用無功電量越大，用戶的功率因數(shù)越低。33補償容量的計算方法（1）已知補償前cos1和補償后cos2：式中：Qc補償容量，kVAr      P負(fù)荷有功功率，kW。（2）對單臺電動機進行補償時，補償容量不可超過電動機空載容量，以防產(chǎn)生過勵現(xiàn)象，即 式中：I0電動機空載電流，A  

15、60;   Ue電動機額定電壓，V。    （3）補償容量查表法可根據(jù)補償前cos1和補償后cos2查表獲得無功補償率qc（見表2），與被補償用電設(shè)備的有功功率相乘，其積就為所需補償容量Qc，十分方便。如一用戶有功容量P500kW，cos1080，要求補償?shù)絚os2096，需補償容量多少？    查表2，qc046，則QCP·qc500×046230 kVAr式中：P實際有功負(fù)荷4加強對無功補償設(shè)備的管理無功補償設(shè)備投運后，應(yīng)加強管理、維護，認(rèn)真抄錄相關(guān)運行數(shù)據(jù)，確保補償預(yù)期效果，這對用戶來說是

16、十分重要的。41注意環(huán)境溫度電力電容器溫升有嚴(yán)格規(guī)定，環(huán)境溫度過高時，電容器溫升超過允許值，會縮短電容器的使用壽命，甚至發(fā)生爆炸。當(dāng)溫度過高時，要加強室內(nèi)通風(fēng)或使用專用風(fēng)機降溫。電容器上積灰多時，要進行清掃，以利散熱。42注意運行電壓電容器的容量與電壓呈平方正比關(guān)系。因此當(dāng)電壓過高時，會使補償容量大大超過設(shè)計容量，出現(xiàn)過補償。而且容量的提高致使電容器電流升高，電容器的功率損耗和發(fā)熱量就明顯增加，威脅電容器的使用壽命和安全。所以發(fā)現(xiàn)電容器運行電壓過高時，應(yīng)停用部分電容器甚至全部停用。電容器允許在11 Ue下長期運行。43確保自動投切裝置的正常運行用戶在生產(chǎn)用電過程中，由于生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)班次及廠體

17、等原因，用電負(fù)荷不是一成不變的，因此無功補償容量也要相應(yīng)變化。如果用人工操作投切電容器，很難達到要求。因此，一般都將電容器分成若干組，根據(jù)變化著的無功補償容量要求，通過一個自動投切裝置將部分電容器組自動投入或撤出，實現(xiàn)全廠功率因數(shù)的相對平衡。這個自動裝置的正常運行十分重要，要定期觀察、檢查、試驗，一旦發(fā)現(xiàn)失靈，要及時修復(fù)或更換。一些用戶由于管理不善，自動投切裝置長期失靈，致使電容器不能根據(jù)補償要求及時自動投入或退出，最終功率因數(shù)很低而被罰款，這樣的情況應(yīng)當(dāng)引起重視。44認(rèn)真抄錄電量，掌握功率因數(shù)水平用戶的平均功率因數(shù)是通過有功電量和無功電量計算出來的。所以每天抄錄有功電量和無功電量，就可隨時掌

18、握功率因數(shù)情況，一旦電度表計失準(zhǔn)或錯抄，用戶的抄表記錄可以作為糾錯的依據(jù)之一。一般人認(rèn)為，電量這個月抄少了，下個月補抄后，總電量不變，不會影響電費的多少。對于有功電量而言，上述理解是行得通的，對無功電量就絕不能這么理解。因為無功電量是計算功率因數(shù)的主要依據(jù)，而且調(diào)整電費的獎與罰的范圍和比率不是對稱的（參見圖1，表1）。    從圖1和表1中可清楚看出：功率因數(shù)獎勵的范圍和比率很?。环粗?，功率因數(shù)罰款的范圍和比率很大。所以一旦無功電量錯抄或計算失準(zhǔn)，其結(jié)果截然不同，而且受損的肯定是用戶。下面舉例予以說明。一大工業(yè)用戶變壓器容量5000kVA，1月份有功電量200萬kWh，無功電量80萬kVArh；2月份有功電量為180萬kWh，無功電量75萬kVArh。抄表時1、2月份有功電量抄得正確，而將1月份無功電量錯抄成30萬kVArh，2月份無功電量錯抄成125萬kVArh。電價以060元kWh計，基本電費18元kVA·月。試計算由于無功電