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接下我們就進(jìn)入今天的正題——低壓無功補(bǔ)償電容器

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運行過程中需要向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補(bǔ)償。

如下圖，加裝電容補(bǔ)償裝置前后對比：

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率;二是無功功率。無功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負(fù)荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統(tǒng)電壓下降，所以需要對其進(jìn)行就近和就地補(bǔ)償。

無功補(bǔ)償?shù)囊饬x在于：

1. 補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù);

2. 減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計容量，減少投資：

對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計容量，從而減少投資。

3. 降低線損：

公式：

其中cosφ1為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，cosφ2為補(bǔ)償后的功率因數(shù)

因為cosφ1大于cosφ2,所以功率因數(shù)提高后，降低了線損率。

綜上所述，提高功率因數(shù)cosφ可以減少發(fā)電、供電設(shè)備的設(shè)計容量、減少投資、降低線損，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，這些都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實施無功補(bǔ)償勢在必行。

我國《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》中規(guī)定，鑒于電力生產(chǎn)的特點，用戶用電功率因數(shù)的高低，對發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，節(jié)約電能和改善電壓質(zhì)量有著重要的影響。為了提高用戶的功率因數(shù)并保持其均衡，以提高供用電雙方和社會的經(jīng)濟(jì)效益，特制定功率因數(shù)調(diào)整電費：

1. 功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值及其適用范圍：

(1)功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.90，適用于160千伏安以上的高壓供電工業(yè)用戶(包括社隊工業(yè)用戶)、裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站。

(2)功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.85，適用于100千伏安(千瓦)及以上的其他工業(yè)用戶(包括社隊工業(yè)用戶)、100千伏安(千瓦)及以上的非工業(yè)用戶和100千伏安(千瓦)及以上的電力排灌站。

(3)功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.80，適用于100千伏安(千瓦)及以上的農(nóng)業(yè)用戶和躉售用戶，但大工業(yè)用戶未劃由電業(yè)直接管理的躉售用戶，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為0.85。

2.功率因數(shù)的計算：

(1)凡實行功率因數(shù)調(diào)整電費的用戶，應(yīng)裝設(shè)帶有防倒裝置的無功電度表，按用戶每月實用有功電量和無功電量，計算月平均功率因數(shù)。

(2)凡裝有無功補(bǔ)償設(shè)備且有可能向電網(wǎng)倒送無功電量的用戶，應(yīng)隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入或切除部分無功補(bǔ)償設(shè)備，電業(yè)部門并應(yīng)在計費計量點加裝帶有防倒裝置的反向無功電度表，按倒送的無功電量與實用的無功電量兩者的絕對值之和，計算月平均功率因數(shù)。

(3)根據(jù)電網(wǎng)需要，對大用戶實行高峰功率因數(shù)考核，加裝記錄高峰時段內(nèi)有功、無功電量的電度表，據(jù)以計算月平均高峰功率因數(shù);對部分用戶還可以試運行高峰、低谷兩個時段分別計算功率因數(shù)。

簡言之，如果用戶不加裝無功補(bǔ)償裝置，則負(fù)載需要的無功功率就需要由電網(wǎng)來提供，而電力公司當(dāng)然不會為用戶買單，所以電力公司從收電費的方式上進(jìn)行管控，電力公司對工業(yè)用戶的電費計算方法總結(jié)如下：

其中，基本電費由最大需求量決定，電度電費由實際用電量決定，功率因數(shù)調(diào)整電費則按照平均功率因數(shù)征收或者獎勵。

其中，基本電費由最大需求量決定，電度電費由實際用電量決定，功率因數(shù)調(diào)整電費則按照平均功率因數(shù)征收或者獎勵。

根據(jù)客戶需求確定一個合理的無功補(bǔ)償方案，一般可以分為以下4個步驟：

計算無功功率安裝容量、選擇補(bǔ)償方式、選擇電容器組的控制方式、選擇合適的電容器補(bǔ)償方案。

1. 計算無功功率安裝容量：

無功功率安裝容量可依據(jù)下列數(shù)據(jù)之一計算：

(1) 功率估算(新建工程)

(2) 電氣賬單

(3) 測量數(shù)據(jù)

舉一個簡單的例子，假設(shè)某客戶需求如下：

系統(tǒng)電壓 400V/50HZ，變壓器容量為800kVA，平均功率因數(shù)為感性0.8，有功功率

P=462KW，目標(biāo)功率因數(shù)為0.95以上。如何計算無功補(bǔ)償容量?

方法1：用補(bǔ)償前后的功率因數(shù)值查表得到一個系數(shù)K，用K乘以有功功率P值確定最小電容器安裝容量，即，

如案例中，客戶負(fù)載為462KW，cosφ1=0.8，為了得到cosφ2=0.95，需要安裝一個無功功率等于K乘以P的電容器組，一般大品牌的電容器樣本上都有補(bǔ)償容量計算表，以德力西電氣BSMJs電容器樣本為例，查表可得到如下信息：

所以，無功功率最小安裝容量

根據(jù)經(jīng)驗，我們一般比最小值選大一些，可以選擇補(bǔ)償250Kvar的電容量。

方法一不太方便的地方是，補(bǔ)償容量是基于理論計算出來的精確值，需要隨時查表才行，離開樣本就有點束手無策。

方法2：

其中,cosφ1是補(bǔ)償前的功率因數(shù)，cosφ2是你想要達(dá)到的功率因數(shù)，QC是所需補(bǔ)償?shù)娜萘?kvar),P是線路總功率(KW)，tanφ1是補(bǔ)償前的功率因數(shù)角, tanφ2是補(bǔ)償后的功率因數(shù)角。

還是我們剛才的例子，cosφ1=0.8，cosφ2=0.95，P=462KW，

則需要補(bǔ)償?shù)娜萘?/p>

方法二同樣是基于理論計算出的精準(zhǔn)補(bǔ)償值，它相對于方法一的好處是，單純的數(shù)學(xué)計算，不需要查表。

方法3：經(jīng)驗值估算法

以上兩種精準(zhǔn)計算補(bǔ)償容量的辦法，都是基于負(fù)荷的大小和功率因數(shù)來計算的，但大多數(shù)時候這些值并不能準(zhǔn)確的測量，所以有經(jīng)驗的工程師一般根據(jù)變壓器容量和電動機(jī)功率，估算一個大概的補(bǔ)償值。一般如果負(fù)載是變壓器的話，大概取變壓器容量的30%進(jìn)行補(bǔ)償，比如案例中，變壓器容量為800kVA，則需要補(bǔ)償?shù)娜萘縌C=800*30%=240Kvar。一般來說，30%是比較穩(wěn)妥的經(jīng)驗值，如果是工業(yè)用戶，還可以比30%稍微高一點兒;如果是民用，則30%的值稍微有些偏高了(當(dāng)然，土豪請忽略)，這個時候可以對電容器進(jìn)行分組，有些電容器作為備用暫不投入使用就可以啦。

以補(bǔ)償240Kvar的容量為例，可以分為：30Kvar×6組=180Kvar，20Kvar×3組=60Kvar，合計240Kvar。

如果負(fù)載是電動機(jī)，則可以參照QC=0.9×額定電壓×空載電流×

進(jìn)行補(bǔ)償容量的選擇。

2. 確定電容器的安裝位置，確定補(bǔ)償方式

電容補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅绞椒譃橐韵聨追N，每種補(bǔ)償方式都有各自的優(yōu)劣勢：

(1)集中補(bǔ)償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組;

(2)分組補(bǔ)償：在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器;

(3)單臺電動機(jī)就地補(bǔ)償：在單臺電動機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。

加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。

確定無功補(bǔ)償容量時，應(yīng)注意以下兩點：

(1)在輕負(fù)荷時要避免過補(bǔ)償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟(jì)的;

(2)功率因數(shù)越高，每千伏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償。

就三種補(bǔ)償方式而言，無功就地補(bǔ)償克服了集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償?shù)娜秉c，是一種較為完善的補(bǔ)償方式：

(1)因電容器與電動機(jī)直接并聯(lián)，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。

(2)有利于降低電動機(jī)起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機(jī)與控制設(shè)備的使用壽命。

但無功就地補(bǔ)償也有其缺點：

雖然無功就地補(bǔ)償區(qū)域最大，效果也好，但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低，所以不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償。相反，高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。綜上，這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實際確定使用場合，各司其職。

回到剛才的案例中，假設(shè)客戶要求“電容柜安裝于低壓配電室”，則我們可以選擇集中補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

3. 選擇電容器組的控制方式

(1)電容補(bǔ)償容量≤ 15% Sn(變壓器容量)，可以采用定值補(bǔ)償：無需調(diào)節(jié)，連接一個定值電容器組即可;

(2)電容補(bǔ)償容量> 15% Sn (變壓器容量)，可采用自動調(diào)節(jié)補(bǔ)償：電容器分多步投切，達(dá)到所需要求。

回到剛才的案例中，變壓器容量為800kVA，我們計算的最小補(bǔ)償容量QC=200Kvar，200/800=25%，則我們應(yīng)該選擇自動調(diào)節(jié)補(bǔ)償。

4.選擇合適電容器(根據(jù)工作環(huán)境和諧波影響)

(1) 工作環(huán)境 ：環(huán)境溫度/濕度、平均壽命/年投切次數(shù) 、過電流/電壓擾動……

(2)諧波影響:諧波輕微污染場所、諧波中度污染場所、諧波嚴(yán)重污染場所……

(3)考慮工作環(huán)境:工作環(huán)境對電容器的壽命有很大影響，選擇電容器時要遵循一些參數(shù)，比如環(huán)境溫度 (ºC)、需要考慮過電流、相關(guān)的電壓擾動，包括最大的持續(xù)過電壓值、每年最多的切換運行次數(shù)、平均壽命的需求等。

(4)考慮諧波：根據(jù)不同的強(qiáng)度推薦不同的方案，比如標(biāo)準(zhǔn)型電容器：純電容方案，適用于輕、中度諧波污染環(huán)境;調(diào)諧型電容器：與調(diào)諧電抗器配合使用，適用于重度諧波污染環(huán)境(大量非線性負(fù)載)。電抗器是必要的，以限制諧波電流循環(huán)，同時避免共振;調(diào)諧濾波器：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中主要都是非線性負(fù)載時，要求抑制諧波?；诂F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)測量和計算機(jī)仿真，需要特殊設(shè)計。

隨著時代的發(fā)展和電力電容技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置落后的控制器技術(shù)和落后的機(jī)械式接觸器或機(jī)電一體化開關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù)，已經(jīng)不能滿足廣大用電客戶的需要，這個時候，新一代的智能電容器應(yīng)運而生。智能電容器集成了現(xiàn)代測控，電力電子，網(wǎng)絡(luò)通訊，自動化控制，電力電容器等先進(jìn)技術(shù)。改變了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，集各種控制功能于一體，從而使新一代低壓無功補(bǔ)償設(shè)備具有補(bǔ)償效果更好，體積更小，功耗更低，節(jié)約成本更多，使用更加靈活，維護(hù)更加方便，使用壽命更長，可靠性更高，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>