襄陽源創電氣有限公司小王告訴我們:什么是電力無功補償技術？襄陽無功補償廠家告訴您

 

    大部分用電設備為感性負載，自然功率因數較低，用電設備在消耗有功功率的同時，還需無功功率由電源送往負荷。功率因數是供用電系統的一項重要技術經濟指標，通過合理采用無功補償技術，可以減少無功功率在電網中的流動。

 

    提高功率因數后可以達到節約電能、降低損耗的目的，同時用戶也可以減少電費的支出。我國的電價結構包括基本電費、電能電費和按功率因數調整電費三部分。因此，用戶通過合理的無功補償投資，也能獲得較好的經濟效益。而目前許多農電用戶對提高功率因數的重要性認識不足，造成了電能的損失和浪費。

 

    1 無功補償的技術原則

 

    無功補償設備的優化配置原則為：“總體平衡與局部平衡相結合；供電部門補償與用戶補償相結合；集中補償與分散補償相結合，以分散為主；降損與調壓相結合，以降損為主。”

 

    《電力系統電壓無功技術導則》中規定：“3.2電力系統的無功電源與無功負荷，在高峰或低谷時都應采用分（電壓）層和分（電）區基本平衡的原則進行配置和運行，并應具有靈活的無功電力調節能力與檢修備用。

 

    5.7220 kV及以下電壓等級的變電所中，應根據需要配置無功補償設備，其容量可按主變壓器容量的0.10～0.30 確定。在主變壓器大負荷時，其二次側的功率因數不小于表1中所列數值，或者由電網供給的無功功率與有功功率比值不大于規定數值。

 

    《國家電網公司電力系統電壓質量和無功電力管理規定》：

 

    “第五章無功電源建設與無功配置第二十條變電站應合理配置適當容量的無功補償裝置，并根據計算確定無功補償裝置的容量。35～220 kV變電站在主變壓器大負荷時，其一次側功率因數應不低于0.95；在低谷負荷時功率因數應不高于0.95。”

 

    《國家電網公司農網“十一五”科技發展規劃綱要》：“節能降損目標是積極推廣應用節能、降損、環保技術、淘汰高耗能變壓器。中壓綜合線損率降到9％以下，低壓線損率降到11％及以下。10千伏母線功率因數達到0.95以上的目標。”

 

    《電力系統電壓和無功電力管理條例》：“第十二條用戶在當地供電局規定的電網高峰負荷時的功率因數，應達到下列規定：

 

    高壓供電的工業用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶功率因數為0.90及以上，其它100 kVA（kW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站功率因數為0.85及以上，躉售和農業用電功率因數為0.80及以上。凡功率因數未達到上述規定的新用戶，供電局可拒絕接電。”

 

    配電系統中無功補償的方式如圖2所示，方式1為變電所的集中補償，方式2為配電臺區的集中補償，方式3為線路上的無功補償，方式4為分散補償。

 

    220 kV及以下電網的容性無功補償設備總容量，可按下式計算

 

    QC =1.15QD－QG－QR－QL

 

    式中 QC——容性無功補償設備總容量；

 

    QD——大自然無功負荷；

 

    QG——本網發電機的無功功率；

 

    QR——主網和鄰網輸入的無功功率；

 

    QL——線路和電纜的充電功率。

 

    10(6)kV 配電線路上宜配置高壓并聯電容器，或者在配電變壓器低壓側配置低壓并聯電容器。電容器的安裝容量不宜過大，一般約為線路配電變壓器總容量的 0.05～0.10，并且在線路小負荷時，不應向變電所倒送無功。如配置容量過大，則必須裝設自動投切裝置。變壓器的無功消耗可按下式計算

 

    ΔQT = [I0％/100＋VK％/100×β2]S e

 

    式中 I0%——變壓器空載電流的百分數；

 

    VK％——變壓器短路電壓的百分數；

 

    S e——變壓器的額定容量，kVA；

 

    β——變壓器的負載率。

 

    通常補償容量為變壓器無功消耗的1.2~1.4倍。

 

    2 功率因數調整電費的計算方法

 

    供電部門在為用戶確定供電方案時，除了核準供電容量、確定供電電源點、供電電壓等級、計量裝置的設置、計費方式、用戶注入電網的諧波分量，以及方案有效期外，還對功率因數給定了一個低限值，分別為0.9、0.85、0.8。

 

    根據國家現行電價的規定，用戶功率因數分別以0.9、0.85、0.8為基礎，當功率因數高過這些值時，可按比例減少電費；當用戶用電的功率因數低于這些值時，要按比例增加當月電費，具體計算方法是W = (1＋a%)(F1＋F2)

 

    式中 W——當月電費，元；

 

    F1——基本電費，元/kVA；

 

    F2——電量電費，元/kWh；

 

    a%——功率因數調整電費系數。

 

    當用戶cosφ > 0.9，0.85，0.80標準時，a%為負值，當用戶cosjφ < 0.9，0.85，0.80標準時，a%為正值，當用戶cosφ = 0.9，0.85，0.80標準時，a% = 0。

 

    3 應用實例

 

    某一用戶的變壓器容量為6.3MVA，月用電量為35×105 kWh，平均功率因數為0.8。若該用戶的功率因數標準為0.8，計算該用戶補償到0.92時的經濟效益。基本電費按每kVA每年180元、電量電費按 0.4元/kWh計算。補償裝置每kVA的投資按60元，資產折舊率為10％，無功補償設備的有功損耗為其額定容量的3%。計算過程如下。

 

    3.1 計算補償容量

 

    補償前cosφ 1= 0.8，tanφ 1 = 0.75，平均有功功率為P1=350×10000/30/24 = 4861（kW），無功功率為Q1 = P1×tanφ 1 = 3645.75（kvar）。

 

    假設補償電容器容量為xkvar，經補償后，功率因數為 cosφ 2 = 0.92，tanφ 2 = 0.426，無功功率為Q2 = Q1-x，而用戶的有功功率P2 = P1   0.03x，于是tanφ 2 = Q2/P2=0.426，解得x = 1569 ≈ 1600（kvar）。

 

    3.2 補償前用戶的年支出費用

 

    基本電費為6.3×1000×180/10000 =113.4（萬元）；

 

    電量電費為350×12×0.4 = 1680（萬元）；

 

    用戶總支出電費為113.4   1680 = 1793.4（萬元）。

 

    3.3 補償后用戶年支出費用

 

    電容器年運行時間按8000小時估算，則電量電費為0.4×1600×0.03×8000/10000   1680 = 1695（萬元），總電費為113.4   1695 = 1808.4（萬元）。

 

    按功率因數調整后電費為1808.4×(1-0.013) =1784.9（萬元）；

 

    無功補償設備投資為1600×60/10000 =9.6（萬元），則資產折舊費為0.96萬元；

 

    用戶年總支付費用為1784.9   0.96 = 1785.9（萬元）；

 

    補償后每年經濟效益為1793.4-1785.9= 7.5（萬元）。每年節約電費為1793.4-1784.9 = 8.5（萬元），投資可在1.1年左右回收。

 

    若該用戶的平均功率因數為0.85，功率因數標準也為0.85，其它計算條件不變，計算該用戶補償到0.94時的經濟效益，計算過程如下：

 

    計算補償量：補償前cosφ1 = 0.85，tanφ 1 = 0.62，平均有功功率為P1 =350×10000/30/24 = 4861（kW），無功功率為Q1 = P1×tanφ 1 = 3013.82（kvar）。

 

    假設補償電容器容量為x kvar，經補償后，功率因數為cosφ 2 = 0.94，tanφ 2 = 0.363，無功功率為Q2= Q1-x，而用戶的有功功率P2 = P1   0.03，于是tanφ 2 = Q2/P2 =0.363，解得x = 1235≈1200（kvar）補償前用戶年支出費用如上述計算，仍為1793.4萬元。

 

    補償后用戶年支出費用。電容器年運行時間按8000h估算，則電量電費為0.4×1200×0.03×8000/10000  1680 = 1691.5（萬元），總電費為113.4   1691.5 =1804.9（萬元）。

 

    按功率因數調整后電費為1804.9×(1-0.011） = 1785（萬元）；

 

    無功補償設備投資為1200×60/10000 =7.2（萬元），則資產折舊費為0.72萬元；

 

    用戶年總支付費用為1785   0.72 = 1785.7（萬元）；

 

    補償后每年經濟效益為1793.4-1785.7= 7.7（萬元）。每年節約電費為1793.4-1785 = 8.4（萬元），投資可在0.86年左右回收。

 

    由以上的計算可以看出，無功補償的效益非常明顯，無論從0.8補到0.92還是從0.85補到0.94，用戶投資可在一年左右回收，而且上述計算還沒有包括因補償減少視在功率對用戶的收益。用戶補償后也使電網降低了損耗，提高了電壓質量。因此，提高功率因數不但為國家節約了電力資源，而且給用戶節約了資金，為企業創造了可觀的經濟效益，是一件利國利民的好事。

 

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