在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。

 

    5.1、節(jié)省企業(yè)電費開支。提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費?？梢?，提高功率因數(shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。

 

    5.2、提高設(shè)備的利用率。對于原有供電設(shè)備來講，在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負(fù)荷電流減少，因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器、開關(guān)和導(dǎo)線等供配電設(shè)備都增加了功率儲備，從而滿足了負(fù)荷增長的需要;如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無功電流的減少，使系統(tǒng)不致于過載運行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力;對尚處于設(shè)計階段的新建企業(yè)來說則能降低設(shè)備容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。

 

    5.3、降低系統(tǒng)的能耗

 

    補償前后線路傳送的有功功率不變，P=IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1，為分析問題方便，可認(rèn)為U2≈U1從而導(dǎo)出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2=COSφ2/COSφ1，這樣線損P減少的百分?jǐn)?shù)為：

 

    ΔP%=(1-I22/I12)×100%=(1-COS2φ1/COS2φ2)×100%

 

    當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時，由(2)式可求得有功損耗將降低20%～45%。

 

    5.4、改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個集中負(fù)荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為R、X，有功和無功為P、Q，則電壓損失ΔU為：

 

    △U=(PR+QX)/UE×10-3(KV)兩部分損失：PR/UE→輸送有功負(fù)荷P產(chǎn)生的;QX/UE→輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的;

 

    配電線路：X=(2～4)R，△U大部分為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的

 

    變壓器：X=(5～10)RQX/UE=(5～10)PR/UE變壓器△U幾乎全為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的

 

    可以看出，若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。因此，無功補償能改善電壓質(zhì)量(一般電壓穩(wěn)定不宜超過3%)。但是如果只追求改善電壓質(zhì)量來裝設(shè)電容器是很不經(jīng)濟(jì)的，對于無功補償應(yīng)用的主要目的是改善功率因數(shù)，減少線損，調(diào)壓只是一個輔助作用。

 

    5.5、三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：

 

    △S=P/COSφ1×【(COSφ2/COSφ1)-1】

 

    如一臺額定功率為155KW水泵的電機，補前功率因數(shù)為0.857，補償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計算其增容量為：

 

    (155÷0.857)×【(0.967÷0.857)-1】=24KVA

 

    6、應(yīng)用實例：

 

    煙臺市能源監(jiān)測中心于2003年4月24、29、30日對煙臺氨綸股份有限公司B區(qū)制冷機、空壓機電機進(jìn)行了電機補償裝置的安裝調(diào)試，從安裝后測試結(jié)果看，平均降低電流22-51(A)，電機功率因數(shù)提高到0.98，(見測試結(jié)果對比表)，減少了公司內(nèi)部低壓電網(wǎng)的消耗，從而達(dá)到了節(jié)電的目的。

 

    測試結(jié)果對比表

 

    設(shè)備名稱設(shè)備容量(KW)補前功率因數(shù)COSφ1補后功率因數(shù)COSφ2電流下降△(A)

 

    制冷壓縮機LM1-110M、B41100.840.9822

 

    制冷壓縮機LM1-200M、B22200.890.9841

 

    制冷壓縮機LM1-250MA1、C12500.860.9851

 

    制冷壓縮機2DLGS-K2、D22500.890.98649

 

    制冷壓縮機2DLGS-K2、D52500.890.9848

 

    空氣壓縮機20S-200A、D11500.870.9838

 

    空氣壓縮機20S-200A、D21500.860.97836

 

    空氣壓縮機20S-200A、D31500.870.98240

 

    空氣壓縮機60A-160、B11600.880.9846

 

    空氣壓縮機60A-160、B21600.890.97348

 

    1、由于電流減少，變壓器的銅損及公司內(nèi)部的低壓損耗都降低。

 

    配電系統(tǒng)電流下降率△I%=(1-0.87/0.98)×100%=11%;

 

    配電系統(tǒng)損耗下降率△P%=(1-0.872/0.982)×100%=21%

 

    2。該公司B區(qū)制冷機、空壓機電動機補償?shù)目側(cè)萘繛?80千乏，電流平均總下降518(A)，依據(jù)GB/T12497-1997中計算公式，安裝電動機補償裝置后，年可節(jié)電量=補償容量×無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量×年運行時間=780×0.04×24×300=224640KWH，節(jié)約價值11.2萬元，補償投資費用(包括設(shè)備的購置、安裝及現(xiàn)場調(diào)試)為：6.24萬元。(80元/千乏)

 

    七、結(jié)論

 

    文中集中探討了無功補償技術(shù)對用電單位的低壓配電網(wǎng)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素和提高功率因數(shù)的方法，討論了如何確定無功功率的補償容量，確保補償技術(shù)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

 

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