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摘要：本文结合多年的实践，探讨了无功补偿的基本原理和意义，分析了无功补偿对扬水泵站的影响，并对无功补偿的措施进行了归纳总结。
关键词：功率、措施、无功补偿
宁夏固海扬水工程位于宁夏回族自治区中部干旱带，是我区装机容量最大、扬程最高、输水最远、规模最大的电力提灌工程之一，绝大部分泵站用电设备都是电感性，都需要从电力系统吸收无功功率。
中图分类号：U464.138+.1文献标识码：A
一、无功功率补偿的主要作用及意义。
无功功率补偿（简称无功补偿）在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置，其作用就是在电力供电系统中起提高电网的功率因数，这样就能降低输送线路和变压器的损耗，达到提高供电效率和质量，改善供电环境的目的。因此选择合适的无功补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，提高电网的供电质量。无功补偿的意义如下：
第一、无功功率补偿可以增加电网中有功功率的比例常数。
第二、减少发电和供电设备的设计容量以及投资，比如当设备的功率因数从cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。所以对新建、改建和扩建的工程，应充分考虑无功功率补偿，这样既可以减少设计容量，又可以减少投资。
第三、降低线路损耗，根据公式ΔΡ%=（1-cosΦ1/cosΦ2）×100%，得出其中cosΦ1为补偿后的功率因数，cosΦ2为补偿前的功率因数则：cosΦ1>cosΦ2，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
第四、无功功率增大将引起：总电流增加，系统中电器元件容量增大，投资费用增加；在输送同等有功功率的情况下总电流增大，系统中损耗增加；电压损失增大，变压器调压困难；增大电费，加大成本。
二、无功功率补偿的原理
电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90o.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90 o.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180 o.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理。
当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即： P=U×I。
电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度ф。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即：
有功功率和无功功率的几何和： S =（P2 + Q2）1/2
无功功率为: Q=（S2 - P2）1/2
有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosф=P/S
无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上
三、无功功率补偿措施
电网中常用的无功补偿方式包括： 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组； 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。
加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。确定无功补偿容量时，应注意以下两点：
第一在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。
第二功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿
就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式。因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：Q≤UI0式中：Q---無功补偿容量（kvar）；U---电动机的额定电压（V）；Ι0---电动机空载电流（A）；但是无功就地补偿也有其缺点：⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周知，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。扬水泵站无功功率人工调整两种方法来提高功率因数。
人工调整功率因数的措施有：安装静电电容器，这是提高功率因数最经济和最有效的方法。使大容量绕线或异步电动机同步运行。采用同步电动机使其过励运行。
四、静电电容器的补偿方法
泵站中采用静电电容器补偿，是由于每台静电电容器的无功功率很小，容易组成所需要的补偿容量，而电容器本身消耗的功率很小。组装成的电容器可以实行个别补偿、分组补偿和集中补偿的形式，容易拆装等优势。组装形式与补偿容量的大小，取决于电力负荷的大小和功率因数的高低。计算公式是：
Q=QL-QC =P(tgΦ1-tgΦ2)
式中：QL—感性无功功率； QC—容性无功功率；Φ1—补偿总功率因数角；
Φ2—补偿后功率因数角；Q—补偿容量，千乏（kvar）
P—泵站平均有功功率 tgΦ1，tgΦ2补偿前后功率因数角的正切值。
总之，采用静电电容补偿装置，设备厂家根据泵站设备要求，实际成套电容器柜并装设了专用的控制、保护和放电设备，保证补偿系统能根据负荷的大小按照要求自动及时投入或退出电容器组运行。
关键词：功率、措施、无功补偿
宁夏固海扬水工程位于宁夏回族自治区中部干旱带，是我区装机容量最大、扬程最高、输水最远、规模最大的电力提灌工程之一，绝大部分泵站用电设备都是电感性，都需要从电力系统吸收无功功率。
中图分类号：U464.138+.1文献标识码：A
一、无功功率补偿的主要作用及意义。
无功功率补偿（简称无功补偿）在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置，其作用就是在电力供电系统中起提高电网的功率因数，这样就能降低输送线路和变压器的损耗，达到提高供电效率和质量，改善供电环境的目的。因此选择合适的无功补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，提高电网的供电质量。无功补偿的意义如下：
第一、无功功率补偿可以增加电网中有功功率的比例常数。
第二、减少发电和供电设备的设计容量以及投资，比如当设备的功率因数从cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。所以对新建、改建和扩建的工程，应充分考虑无功功率补偿，这样既可以减少设计容量，又可以减少投资。
第三、降低线路损耗，根据公式ΔΡ%=（1-cosΦ1/cosΦ2）×100%，得出其中cosΦ1为补偿后的功率因数，cosΦ2为补偿前的功率因数则：cosΦ1>cosΦ2，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
第四、无功功率增大将引起：总电流增加，系统中电器元件容量增大，投资费用增加；在输送同等有功功率的情况下总电流增大，系统中损耗增加；电压损失增大，变压器调压困难；增大电费，加大成本。
二、无功功率补偿的原理
电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90o.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90 o.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180 o.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理。
当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即： P=U×I。
电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度ф。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即：
有功功率和无功功率的几何和： S =（P2 + Q2）1/2
无功功率为: Q=（S2 - P2）1/2
有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosф=P/S
无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上
三、无功功率补偿措施
电网中常用的无功补偿方式包括： 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组； 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。
加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。确定无功补偿容量时，应注意以下两点：
第一在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。
第二功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿
就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式。因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：Q≤UI0式中：Q---無功补偿容量（kvar）；U---电动机的额定电压（V）；Ι0---电动机空载电流（A）；但是无功就地补偿也有其缺点：⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周知，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。扬水泵站无功功率人工调整两种方法来提高功率因数。
人工调整功率因数的措施有：安装静电电容器，这是提高功率因数最经济和最有效的方法。使大容量绕线或异步电动机同步运行。采用同步电动机使其过励运行。
四、静电电容器的补偿方法
泵站中采用静电电容器补偿，是由于每台静电电容器的无功功率很小，容易组成所需要的补偿容量，而电容器本身消耗的功率很小。组装成的电容器可以实行个别补偿、分组补偿和集中补偿的形式，容易拆装等优势。组装形式与补偿容量的大小，取决于电力负荷的大小和功率因数的高低。计算公式是：
Q=QL-QC =P(tgΦ1-tgΦ2)
式中：QL—感性无功功率； QC—容性无功功率；Φ1—补偿总功率因数角；
Φ2—补偿后功率因数角；Q—补偿容量，千乏（kvar）
P—泵站平均有功功率 tgΦ1，tgΦ2补偿前后功率因数角的正切值。
总之，采用静电电容补偿装置，设备厂家根据泵站设备要求，实际成套电容器柜并装设了专用的控制、保护和放电设备，保证补偿系统能根据负荷的大小按照要求自动及时投入或退出电容器组运行。