1.1無功功率的產生和影響
在交流電力系統中,發電機在發有功功率的同時也發無功功率,它是主要的無功功率電源;運行中的輸電線路,由于線間和線對地間的電容效應也產生部分無功功率,稱為線路的充電功率,它和電壓的高低、線路的長短以及線路的結構等因素有關。電能的用戶(負荷)在需要有功功率(P)的同時還需要無功功率(Q),其大小和負荷的功率因數有關;有功功率和無功功率在電力系統的輸電線路和變壓器中流動會產生有功功率損耗(ΔP)和無功功率損耗(ΔQ),也會產生電壓降落(ΔU)。無功功率在輸電線、變壓器中的流動會增加有功功率損耗和無功功率損耗以及電壓降落;由于變壓器、高壓架空線路中電抗值遠遠大于電阻值,所以無功功率的損耗比有功功率的損耗大,并且引起電壓降落的主要因素是無功功率的流動。
1.2無功補償的作用
無功補償可以收到下列的效益:①提高用戶的功率因數,從而提高電工設備的利用率;②減少電力網絡的有功損耗;③合理地控制電力系統的無功功率流動,從而提高電力系統的電壓水平,改善電能質量,提高了電力系統的抗干擾能力;④在動態的無功補償裝置上,配置適當的調節器,可以改善電力系統的動態性能,提高輸電線的輸送能力和穩定性;⑤裝設靜止無功補償器(SVS)還能改善電網的電壓波形,減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等,還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。
1.3無功補償裝置
除發電機和輸電線外的無功電源主要有:①并聯電容器組是一種靜態的無功補償裝置。用它進行的補償稱為并聯電容補償。②同步調相機;③靜止無功補償器。后兩者屬于動態的無功補償裝置。
另外,在遠方水電站和坑口火電廠等的出線母線上,長距離輸電線的兩側線路上,以及長距離輸電線的開關站等地方接有并聯電抗器,也是一種無功補償裝置。用其進行的補償稱為并聯電抗補償。遠方電站出口母線上的并聯電抗器主要是吸收發電機所發的無功功率,以使發電機能運行在合理的功率因數下而又避免無功的長距離輸送。長距輸電級上配置的并聯電抗器,主要是吸收線路空載和輕載時的充電功率,使沿線電壓分布合理并降低工頻穩態和暫態過電壓。
鑒于電力生產的特點,用戶用電功率因數的高低對發、供、用電設備的充分利用、節約電能和改善電壓質量有著重要影響。為了提高用戶的功率因數并保持其均衡,以提高供電用雙方和社會的經濟效益,特制定功率因數的標準值與功率因數調整電費。
2 補償方式的選擇
2.1 個別補償
即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組,與用電設備同時投入運行和斷開,也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近。
適合用于低壓網絡,優點是補償效果好,缺點是電容器利用率低。
2.2分組補償
即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上,它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除,也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。
優點是電容器利用率較高且補償效果也較理想(比較折中)。
2.3集中補償
即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上,電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。
優點:是電容器利用率高,能減少電網和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。