隨著我國電力工業(yè)的迅猛壯大，電網(wǎng)逐步擴(kuò)張，電力負(fù)荷增長很快，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行日益受到重視。降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)輸電效率和電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性是電力系統(tǒng)運行部門面臨的實際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。

1 無功補(bǔ)償?shù)慕榻B

1.1 無功補(bǔ)償?shù)脑?

電感和電容是兩種性質(zhì)相反的元件，供電系統(tǒng)中的用電設(shè)備大多是感性負(fù)載，用電容器補(bǔ)償感性負(fù)載所需的無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，稱之為電容補(bǔ)償，這也是無功補(bǔ)償?shù)脑怼?

1.2 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

(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，例如當(dāng)功率因數(shù)cos準(zhǔn)=0.8增加到cos準(zhǔn)=0.95時，裝1kVar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52kW;反之，增加0.52kW對原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，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，由公式ΔP%=(1-cos準(zhǔn)1/cos準(zhǔn)2)×100%得出(其中cos準(zhǔn)1為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，cos準(zhǔn)2為補(bǔ)償后的功率因數(shù))。

補(bǔ)償后，cos準(zhǔn)2>cos準(zhǔn)1，降低線損率，減少設(shè)計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 電網(wǎng)中常用的幾種無功補(bǔ)償方式

(1) 高壓集中補(bǔ)償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變電所的6～10kV母線上。這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償6～10kV母線前側(cè)線路上的無功功率，母線后側(cè)廠內(nèi)線路的無功功率得不到補(bǔ)償。因此變壓器的視在負(fù)荷及變壓器的損耗并沒有少。所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果比較差，但這種補(bǔ)償方式的初期投資比較低，且便于集中運行維護(hù)，而且能對變電站高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效的補(bǔ)償，以滿足濱海供電公司對變電站總功率的基本要求。

(2)分組補(bǔ)償是將低壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的380V低壓母線上。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償變電所、箱站低壓母線前的變壓器，高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。由于這種補(bǔ)償能使變電所、箱站主變以前的視在功率減小，從而可使主變壓容器容量選的較小，減少變壓器運行的臺數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益較好。

(3)低壓就地補(bǔ)償，就是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)挠秒娫O(shè)備組旁邊。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝位置以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，其補(bǔ)償范圍大，補(bǔ)償效果好，經(jīng)濟(jì)效益佳。相比較而言，這種補(bǔ)償方式投資較前兩種大，但電容器組在補(bǔ)償?shù)挠秒娫O(shè)備組停機(jī)時也將一并被解除。

2 動態(tài)無功裝置的應(yīng)用

靜止無功裝置比動態(tài)無功裝置的技術(shù)更加成熟，而且結(jié)構(gòu)也更加簡單，因此前者的應(yīng)用范圍較后者更廣。目前動態(tài)無功裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分廣泛的，其主要優(yōu)點包括：①提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，將動態(tài)無功裝置安裝在中長距離的輸電電路中點能夠有效的提高整個系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，同時還能為出現(xiàn)故障后的電機(jī)提供更多的減速面積;②有力的支持系統(tǒng)電壓，避免電壓崩潰，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)了故障或當(dāng)電流驟然增大的以瞬間，動態(tài)無功裝置可以向系統(tǒng)提供瞬間的無功補(bǔ)償來有效避免電壓崩潰;③阻尼系統(tǒng)振蕩，動態(tài)無功裝置能夠快速、平滑的對無功和電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且能夠調(diào)制狀態(tài)工作;④補(bǔ)償不平衡負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷出現(xiàn)不平衡情況時，動態(tài)無功裝置能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使得供電電流達(dá)到三相平衡，使單相負(fù)荷變成三相負(fù)荷而不會出現(xiàn)無功分量;⑤抑制負(fù)荷側(cè)電壓波動和閃變，校正功率因數(shù)。與此同時，動態(tài)無功裝置還應(yīng)用在了電氣化鐵路牽引變電所中，它很大程度上提高了其功率因數(shù)，而且還減少了變壓器與輸配電線路的損耗。除此之外，動態(tài)無功裝置還應(yīng)用在了煤礦中的提升機(jī)上，大大提高了電網(wǎng)質(zhì)量，最大限度的降低了由于電壓波動造成的不良影響。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

3.1.1 降損節(jié)能

利用無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)可以降低線路損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。目前，渤海石油礦區(qū)電網(wǎng)改造所需補(bǔ)償?shù)娜萘考s為4340kVar，反應(yīng)在6kV母線上可節(jié)省無功電流417A(4340/1.732/6)，按有效利用率60%計算，可節(jié)省無功電流約250A。按照無功電流的通過所引起的三相線路有功損耗公式：

△P=△P1-△P2=3I12R×10-3-3I22R×10-3=3△I2R×10-3

計算，可得：△P=3×2502×R×10-3

改造部分影響6kV架空線路總長度約為4000m，截面積為120mm2，鋁的電阻率p=0.0294Ωmm2/m，按照R=pL/S公式計算，得出：R=0.98

△P=3×2502×R×10-3=3×2502×0.98×10-3=183kW

即可節(jié)省有功功率：183kW

一年可節(jié)省電量：183×8×260=380640kWh

按平均電費1元/KWh計算，每年可節(jié)省電費約38萬元。

3.1.2 節(jié)約電費開支

根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》中規(guī)定，功率因數(shù)越高供電線路的功率損耗就越小，功率因數(shù)高于0.9以上的就減收電費，減收的百分比最高為1.25%，低于0.9的就加收電費，0.7～0.9之間的每少0.01就加收0.5%的電費，在0.65～0.7之間的每少0.01就加收1%的電費，0.64及以下每降低0.01就加收2%的電費。若功率因數(shù)達(dá)到0.95以上，將獎勵基本電費與當(dāng)月用電費用合計的 0.75%，此次改造后，功率因數(shù)均能保證在0.95以上，以每年用電量7000萬kWh為例，兩座35kV變電站變壓器容量合計為23300kVA，年外購電費為4780萬元，濱海供電公司的補(bǔ)償獎勵金額約為30萬元。

3.1.3 提高設(shè)備供電能力

根據(jù)表1中681回路的一組數(shù)據(jù)分析，如果該回路功率因數(shù)提高到供電局0.9的要求，那么變壓器的平均負(fù)荷電流將減少15%，相當(dāng)于變壓器提高了15%的供電能力;如果功率因數(shù)提高到0.95，那么變壓器的平均負(fù)荷電流將減少19%，相當(dāng)于變壓器提高了19%的供電能力，增大了變壓器的出力，使設(shè)備容量不變的條件下，可以少送無功功率，多送有功功率。這樣就能合理配置變壓器容量，避免“大馬拉小車”情況，減少因變壓器配置容量過大而產(chǎn)生的相應(yīng)變壓器損耗，并可以延緩增容周期，從而減少企業(yè)費用支出，使供電部門及用電企業(yè)均受益。以35kV變電站增容5000kVA為例，若延緩一年增容，將節(jié)省基本電費102萬元。

3.2 社會效益

無功功率的減少，不僅節(jié)約企業(yè)自身的電費開支，還減少了電網(wǎng)的線損和對上一級變壓器容量的占用，產(chǎn)生的實際經(jīng)濟(jì)效益顯著。而諧波污染的減少，不僅降低了對通訊、自動控制裝置、電能計量和繼電器保護(hù)的干擾，而且提高了電網(wǎng)的安全性能和供電質(zhì)量，保證設(shè)備正常工作，有利于安全生產(chǎn)。

4 結(jié) 語

經(jīng)過以上分析，動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用很好地解決了電網(wǎng)質(zhì)量問題，提高了功率因數(shù)，降低了運行成本，適用于工礦企業(yè)不斷增長的用電現(xiàn)狀，值得在工礦企業(yè)中推廣應(yīng)用。