1、1无功补偿技术潘大伟2012电网无功补偿实用技术电网无功补偿实用技术王向臣王向臣 中国水利水电出版社中国水利水电出版社Page 2无功补偿的意义和经济效益的分析无功补偿的意义和经济效益的分析确定无功补偿容量的方法确定无功补偿容量的方法电力电容器的结构、接线和安装电力电容器的结构、接线和安装电力电容器的运行与维护电力电容器的运行与维护补偿电容器在运行中的异常现象及预防措施补偿电容器在运行中的异常现象及预防措施动态补偿器在电网中的应用动态补偿器在电网中的应用网路调压和谐波分析网路调压和谐波分析电力电容器微机保护电力电容器微机保护无功补偿容量和安装位置的优化无功补偿容量和安装位置的优化Page 3第
2、一章第一章 无功补偿的意义和无功补偿的意义和经济效益的分析经济效益的分析无功补偿的一般概念无功补偿的一般概念功率因数调整电费功率因数调整电费用户最佳功率因数值的确定和改善功率因数用户最佳功率因数值的确定和改善功率因数的效益分析的效益分析无功补偿对电压损失率的影响和无功补偿经无功补偿对电压损失率的影响和无功补偿经济当量济当量Page 4第一节第一节 无功补偿的一般概念无功补偿的一般概念一、电力网络的功率因数一、电力网络的功率因数功率因数物理意义功率因数物理意义：供给线路的有功功率：供给线路的有功功率P占线路视在功率占线路视在功率S的百分数。的百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越
3、好，在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的传输。功功率，以减少无功功率的传输。Page 5二、功率因数二、功率因数cos与效率与效率的区别的区别电动机和变压器的效率电动机和变压器的效率：输出有功功率与输入的有功功率的：输出有功功率与输入的有功功率的比值，用效率的概念来说明电动机或变压器的比值，用效率的概念来说明电动机或变压器的有功损耗有功损耗。功率因数功率因数cos：用来说明在电网和设备之间往复振荡的电场：用来说明在电网和设备之间往复振荡的电场或磁场能量有
4、多少，功率因数越高，说明在电网和设备之间往或磁场能量有多少，功率因数越高，说明在电网和设备之间往复振荡的能量越少。复振荡的能量越少。三、设备的自然功率因数和经济功率因数三、设备的自然功率因数和经济功率因数自然功率因数自然功率因数：指供、用电设备在没有采取任何补偿手段的：指供、用电设备在没有采取任何补偿手段的情况下，设备本身固有的功率因数，或者在没有投入无功补情况下，设备本身固有的功率因数，或者在没有投入无功补偿装置前，设备本身有功功率与视在功率的比值。偿装置前，设备本身有功功率与视在功率的比值。设备自然功率因数的高低，取决于设备自然功率因数的高低，取决于负荷性质负荷性质和和负荷状态负荷状态。对
5、于电阻性负荷，其功率因数较高，而对于电感性负荷，其对于电阻性负荷，其功率因数较高，而对于电感性负荷，其自然功率因数就较低。另外，在设备负荷率很低时，其自然自然功率因数就较低。另外，在设备负荷率很低时，其自然功率因数也会低。功率因数也会低。Page 62经济功率因数经济功率因数 用户的节能效益和电能质量最佳，支付电费最少的用电用户的节能效益和电能质量最佳，支付电费最少的用电功率因数，称为功率因数，称为经济功率因数经济功率因数。整个系统合理的补偿容量应综合考虑两个方面：整个系统合理的补偿容量应综合考虑两个方面：为了保证系统正常的运行电压水平，无功电源与无功负荷为了保证系统正常的运行电压水平，无功电
6、源与无功负荷必须保持平稳并留有必要的备用容量；必须保持平稳并留有必要的备用容量；按运行费用最小的原则决定用户的经济功率因数。按运行费用最小的原则决定用户的经济功率因数。供电营业规则供电营业规则中规定，无功电力应中规定，无功电力应就地平衡就地平衡，用户应，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装设无功补偿设在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装设无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。电力倒送。Page 7功率因数要求值：功率因数要求值：高压供电的工业用户和高压供电带有负荷调压装置的电力用高压供电的工业用
7、户和高压供电带有负荷调压装置的电力用户，功率因数为户，功率因数为0.90以上。以上。其他其他100kVA（kW）及以上电力用户和大、中型电力排灌）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为站，功率因数为0.85以上。以上。趸售和农业用电，功率因数为趸售和农业用电，功率因数为0.80。经济功率因数值的确定原则：经济功率因数值的确定原则：因减少了电网传输无功电力所引起的有功损失，而获得年度因减少了电网传输无功电力所引起的有功损失，而获得年度最大的节约。最大的节约。因进行无功补偿，使电网输变电设备的送电能力增加最大。因进行无功补偿，使电网输变电设备的送电能力增加最大。因进行无功补偿所花费的资金，
8、用电能节约的价值回收的年因进行无功补偿所花费的资金，用电能节约的价值回收的年限为最短。限为最短。Page 8经济功率因数主要取决于用户电压，确定的一般要求：经济功率因数主要取决于用户电压，确定的一般要求：发电厂直供的，其经济功率因数较低；发电厂直供的，其经济功率因数较低；距离电源较远，且又经过多级变压器的，其经济功率因数较距离电源较远，且又经过多级变压器的，其经济功率因数较高；高；受电的电压越低，变压的次数越多，其经济功率因数也越高。受电的电压越低，变压的次数越多，其经济功率因数也越高。一般按供电方式划分的经济功率因数变动范围如下：一般按供电方式划分的经济功率因数变动范围如下：供电方式供电方式
9、 用户端的经济功率因数值用户端的经济功率因数值 发电厂直配供电发电厂直配供电 0.80.85 过经过经23级变压级变压 0.90.95 经过经过34级变压级变压 0.950.98此外，经济功率因数还与供电的距离、用电设备的自然功率此外，经济功率因数还与供电的距离、用电设备的自然功率因数、用电容量、时间和电价高低等因素有关。因数、用电容量、时间和电价高低等因素有关。Page 9四、提高功率因数的意义四、提高功率因数的意义1改善设备的利用率改善设备的利用率 可见，在一定的电压和电流下，提高可见，在一定的电压和电流下，提高cos，其输出的有功，其输出的有功功率增大。因此改善功率因数是充分发挥设备潜力
10、，提高设备功率增大。因此改善功率因数是充分发挥设备潜力，提高设备利用率的有效方法。利用率的有效方法。2提高功率因数可减少电压损失提高功率因数可减少电压损失 故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失U减小，改减小，改善了电压质量。善了电压质量。Page 103减少线路损失减少线路损失 可见，线路有功损失可见，线路有功损失P与与cos2成反比。成反比。cos越高，则越高，则P越小。越小。4提高电力网的传输能力提高电力网的传输能力 可见，在传送一定有功功率可见，在传送一定有功功率P的条件下，的条件下，cos越高，所需越高，所需视在功率越小。视在功率越小。五、补偿度
11、五、补偿度Page 11第二节第二节 功率因数调整电费功率因数调整电费一、关于一、关于功率因数调整电费方法功率因数调整电费方法的规定的规定（1）鉴于电力生产的特点，用户用电功率因数的高低，对发、）鉴于电力生产的特点，用户用电功率因数的高低，对发、供、用电设备的充分利用，节约电能和改善电压质量有着重要影供、用电设备的充分利用，节约电能和改善电压质量有着重要影响，为了提高用户的功率因数并保持其均衡，以提高供、用电双响，为了提高用户的功率因数并保持其均衡，以提高供、用电双方和社会的经济效益，特制定本办法。方和社会的经济效益，特制定本办法。（2）功率因数的标准值及其适用范围：）功率因数的标准值及其适用
12、范围：功率因数标准功率因数标准0.90，适用于，适用于160kVA以上的高压供电工业用户以上的高压供电工业用户（包括乡镇工业用户）、装有带负荷调整电压装置的高压供电电（包括乡镇工业用户）、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和力用户和3200kVA及以上的高压供电电力排灌站。及以上的高压供电电力排灌站。功率因数标准功率因数标准0.85，适用于，适用于100kVA（kW）及以上的其他工业）及以上的其他工业用户（包括乡镇工业用户）、用户（包括乡镇工业用户）、100kVA（kW）及以上的非工业用）及以上的非工业用户和户和100kVA（kW）及以上的电力排灌站。）及以上的电力排灌站。Page 12
13、功率因数标准功率因数标准0.80，适用于，适用于l00kVA（kW）及以上的农业用户）及以上的农业用户的趸售用户，但大工业用户计划由电业直接管理的趸售用户，功的趸售用户，但大工业用户计划由电业直接管理的趸售用户，功率因数标准应为率因数标准应为0.85。（3）功率因数的计算：）功率因数的计算：p凡实行功率因数调整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功凡实行功率因数调整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功电能表，按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率电能表，按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数。因数。p凡装有无功补偿设备且有可能向电网倒送无功电量的用户，应凡装有无功补偿设备
14、且有可能向电网倒送无功电量的用户，应随其负荷和电压变动及时投入或切除部分无功补偿设备，电力部随其负荷和电压变动及时投入或切除部分无功补偿设备，电力部门应在计费计量点加装带有防倒装置的反向无功电能表，按倒送门应在计费计量点加装带有防倒装置的反向无功电能表，按倒送的无功电量与实用无功电量两者的绝对值之和，计算月平均功率的无功电量与实用无功电量两者的绝对值之和，计算月平均功率因数。因数。p根据电网需要，对大用户实行高峰功率因数考核，加装记录高根据电网需要，对大用户实行高峰功率因数考核，加装记录高峰时段内有功、无功电量的电能表，由试行的省、直辖市、自治峰时段内有功、无功电量的电能表，由试行的省、直辖市
15、、自治区电力局或电网管理局拟订办法，报水利电力部审批后执行。区电力局或电网管理局拟订办法，报水利电力部审批后执行。Page 13（4）电费的调整。）电费的调整。根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出其当月电费后，再按照定的电价计算出其当月电费后，再按照“功率因数调整电费表功率因数调整电费表”所规定的百分数增、减电费。如用户的功率因数在所规定的百分数增、减电费。如用户的功率因数在“功率因数功率因数调整电费表调整电费表”所列两数之间，则以四舍五入计算。所列两数之间，则以四舍五入计算。（5）根据电网的具体情况，对不需增设补偿
16、设备，用电功率因）根据电网的具体情况，对不需增设补偿设备，用电功率因数就能达到规定标准的用户，或离电源点较近、电压质量较好、数就能达到规定标准的用户，或离电源点较近、电压质量较好、无需进一步提高用电功率因数的用户，可以降低功率因数标准无需进一步提高用电功率因数的用户，可以降低功率因数标准值或不实行功率因数调整电费的办法，但须经省、市、自治区值或不实行功率因数调整电费的办法，但须经省、市、自治区电力局批准，并报电网管理局备案。降低功率因数标准的用户电力局批准，并报电网管理局备案。降低功率因数标准的用户的实际功率因数，高于降低后的功率因数标准时，不减收电费，的实际功率因数，高于降低后的功率因数标准
17、时，不减收电费，但低于降低后的功率因数标准时，应增收电费。但低于降低后的功率因数标准时，应增收电费。Page 14三、按功率因数调整电费的目的和实施办法三、按功率因数调整电费的目的和实施办法两部制电价：两部制电价：基本电费基本电费+电量电费电量电费+按功率因数调整电费按功率因数调整电费1实行功率因数调整电费的目的实行功率因数调整电费的目的 提高用户的功率因数，不但可以充分发挥发、供电设备提高用户的功率因数，不但可以充分发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和节约电能。为合理地使用国家的用户用
18、电设备的工作效率和节约电能。为合理地使用国家的能量资源充分发挥发、供电设备的生产能力，特制定按功率能量资源充分发挥发、供电设备的生产能力，特制定按功率因数调整电费办法。因数调整电费办法。2按功率因数调整电费的办法按功率因数调整电费的办法（1）按照规定的电价计算出当月的基本电费和电量电费。）按照规定的电价计算出当月的基本电费和电量电费。（2）再按照功率因数调整电费表所订的百分数增减计算。）再按照功率因数调整电费表所订的百分数增减计算。Page 15Page 16Page 17Page 18（3）计算用户的功率因数采用）计算用户的功率因数采用加数平均值加数平均值，即以用户在一个月，即以用户在一个月
19、内所消耗的有功电量内所消耗的有功电量W和无功电量和无功电量Q进行计算，即进行计算，即 如果用户的平均功率因数在功率因数调整电费表所列数字之如果用户的平均功率因数在功率因数调整电费表所列数字之间，以四舍五入计算。如间，以四舍五入计算。如0.855四舍五入为四舍五入为0.86、0.754四舍五入四舍五入为为0.75。3功率因数调整电费计算公式功率因数调整电费计算公式 现以功率因数标准现以功率因数标准0.85为例，来说明增收功率因数调整电费为例，来说明增收功率因数调整电费百分值计算公式的建立方法。百分值计算公式的建立方法。当实际功率因数值在当实际功率因数值在0.650.85之间，从表发现：功率因数每
20、之间，从表发现：功率因数每降低降低0.01，则功率因数调整电费的增收率增加，则功率因数调整电费的增收率增加0.5%，用公式表，用公式表示则为示则为(0.85-cos)50%=50(0.85-cos)%Page 19例例：cos=0.79，则功率因数调，则功率因数调整电费的增收率为整电费的增收率为50(0.85-0.79)%=3%当实际功率因数在当实际功率因数在0.60.65之间时，功率因数每降低之间时，功率因数每降低0.01，则调整电费的增收率增加则调整电费的增收率增加1%，于是有于是有(0.65-cos)+0.1=0.75-cos=50(1.5-2cos)%例例：cos=0.63，则功率因数
21、调，则功率因数调整电费的增收率为整电费的增收率为50(1.5-20.63)%=500.24%=12%Page 20四、现代功率因数调整电费办法存在的问题四、现代功率因数调整电费办法存在的问题1免费供应的无功电力比例过大免费供应的无功电力比例过大 对一般工业用户而言，要求功率因数为对一般工业用户而言，要求功率因数为0.85，即对于供应，即对于供应1MWh有功电量，则免费供应无功电量为有功电量，则免费供应无功电量为619kvarh。这种搭配。这种搭配比例已不适应大电力系统的发展，因为大电网的超高压输变电设比例已不适应大电力系统的发展，因为大电网的超高压输变电设备，输送无功的损耗很高，并且随负荷波动
22、其变化很大。因此需备，输送无功的损耗很高，并且随负荷波动其变化很大。因此需要考虑自动调整的无功补偿，并要求无功电力就地供应。要考虑自动调整的无功补偿，并要求无功电力就地供应。2对超用或少用无功电量的用户计费方法不合理对超用或少用无功电量的用户计费方法不合理 若功率因数的标准为若功率因数的标准为0.85，欲使其从，欲使其从0.85提高到提高到0.86，则当，则当用户的有功电量为用户的有功电量为100MWh，需补偿无功电量为，需补偿无功电量为Q=W(tanl-tan2)=106(0.6197-0.593)=2670kvarh 可是，按规定其减收电费为可是，按规定其减收电费为0.5%。而若使。而若使
23、coscp从从0.95提高到提高到0.97，则需补偿无功电量为，则需补偿无功电量为Q=W(tanl tan2)=106(0.3287-0.2506)=7810kvarh 按规定只得到减收电费为按规定只得到减收电费为0.2%。在客观上形成不支持用户把。在客观上形成不支持用户把功率因数提高到功率因数提高到0.95以上。以上。Page 213不适当的鼓励造成电费收入减少不适当的鼓励造成电费收入减少 对大工业用户，要求其功率因数为对大工业用户，要求其功率因数为0.90，当用户装设少量的，当用户装设少量的无功补偿设备时，使其无功补偿设备时，使其cos达到达到0.905，按照四舍五入的原则，则，按照四舍五
24、入的原则，则可使可使cos折算为折算为0.91，这时用户则可得到，这时用户则可得到0.15%减收电费的利益。减收电费的利益。对于供电部门来说，这是少收电费的漏洞。对于供电部门来说，这是少收电费的漏洞。4无功倒送造成电费收入减少无功倒送造成电费收入减少 按照功率因数调整电费的办法规定，安装在用户的无功电能按照功率因数调整电费的办法规定，安装在用户的无功电能表应加装表应加装防倒装置防倒装置，对用户倒送的无功电量不作扣除或不作统计。，对用户倒送的无功电量不作扣除或不作统计。有些供电单位对这一规定执行不严，给电费收入造成损失。从道有些供电单位对这一规定执行不严，给电费收入造成损失。从道理上来说，仅装防
25、倒装置是不够的，还应考虑加装倒送无功电量理上来说，仅装防倒装置是不够的，还应考虑加装倒送无功电量的计量，对倒送无功电量进行收费。这是因为，用户倒送无功的的计量，对倒送无功电量进行收费。这是因为，用户倒送无功的时间，绝大多数是电网无功过剩的时间，这将给电网带来很大的时间，绝大多数是电网无功过剩的时间，这将给电网带来很大的功率负担和额外线损，并对电网造成过电压危害，迫使安装电抗功率负担和额外线损，并对电网造成过电压危害，迫使安装电抗器，以便就近吸收，由此造成电网的投资增加。可见，电业部门器，以便就近吸收，由此造成电网的投资增加。可见，电业部门对用户倒送无功收取一定的费用是合理的。对用户倒送无功收取
26、一定的费用是合理的。Page 225关于民用电气设备的无功补偿问题关于民用电气设备的无功补偿问题 目前，我国城市和农村生活用电不断增长，但民用电器的目前，我国城市和农村生活用电不断增长，但民用电器的功率因数很低，大多数民用电器不带补偿装置，特别是日光灯。功率因数很低，大多数民用电器不带补偿装置，特别是日光灯。供电部门和政府有关部门应对民用电器生产实行严格的监督，供电部门和政府有关部门应对民用电器生产实行严格的监督，要求要求cos应不低于应不低于0.95，否则将不颁发产品合格证。对未装补偿，否则将不颁发产品合格证。对未装补偿的民用电器应另行拟定收费办法。的民用电器应另行拟定收费办法。五、用户电费
27、调整办法分析五、用户电费调整办法分析 现行的无功电价是按有功电价的一定比例来收取的，即现行的无功电价是按有功电价的一定比例来收取的，即Page 23设增、减收电费的百分数为设增、减收电费的百分数为f，即，即Page 24p对大工业用户，功率因数要求为对大工业用户，功率因数要求为0.95，B值可采用值可采用8+12K，故，故增收电费百分数为增收电费百分数为对用户的实收电费为对用户的实收电费为p对普通工业用户，功率因数要求为对普通工业用户，功率因数要求为0.9，则增收电费百分数为，则增收电费百分数为f=(8+12K)(K-0.4843)%；当功率因数要求为；当功率因数要求为0.85，则，则p对农电
28、用户，功率因数要求为对农电用户，功率因数要求为0.8，而，而B=(6+10K)，故，故Page 25例例：对普通工业用户，若功率因数标准为：对普通工业用户，若功率因数标准为0.85现实功率因数现实功率因数为为0.72，K=0.963，于是，于是而按表而按表2-2所示取为所示取为6.5%，造成上述差别的原因是，造成上述差别的原因是 K与与cos不是简单的反比关系，故随着功率因数等差下降，不是简单的反比关系，故随着功率因数等差下降，增收百分数等差上升的计算是不合理的。增收百分数等差上升的计算是不合理的。Page 26第三节第三节 用户的最佳功率因数值的确定用户的最佳功率因数值的确定和改善和改善co
29、s的效益分析的效益分析一、最佳一、最佳cos值的确定值的确定1问题的提出问题的提出 用户改善用户改善cos可以少付电费，因此改善功率因数对电网有利，可以少付电费，因此改善功率因数对电网有利，自然对用户也有利。可是为改善功率因数，用户必须付出一定的自然对用户也有利。可是为改善功率因数，用户必须付出一定的投资。问题的焦点是，将投资。问题的焦点是，将cos提高到何种程度其受益最大。这就提高到何种程度其受益最大。这就是确定是确定最佳最佳cos值值或者或者经济功率因数经济功率因数的含义。的含义。2当有功功率不变时的情况当有功功率不变时的情况 设用户的有功功率为设用户的有功功率为P，改善前、后的功率因数分
30、别为，改善前、后的功率因数分别为cos1、cos2。改善前、后视在功率的变化量为：。改善前、后视在功率的变化量为：Page 27若若1kVAh应付电费为应付电费为x元，则改善后用户的经济效益为元，则改善后用户的经济效益为补偿装置发出的无功功率为补偿装置发出的无功功率为 假定假定1kVA的无功补偿装置的年摊销成本为的无功补偿装置的年摊销成本为Y元，则用户的补元，则用户的补偿费用为：偿费用为：改善后，用户的经济效益为改善后，用户的经济效益为Page 28为效益最大，将上式对为效益最大，将上式对2求导，并命其为求导，并命其为0，有，有 可见，对用户来说，最佳功率因数角可见，对用户来说，最佳功率因数角
31、2，与原功率因数角，与原功率因数角1 无关，其值决定于供电与补偿装置的成本。无关，其值决定于供电与补偿装置的成本。3当视在功率不变的情况当视在功率不变的情况 现在假定用户对有功负荷的要求有所增加，即由现在假定用户对有功负荷的要求有所增加，即由P增至增至P+P。获得获得P的方法是提高功率因数。在的方法是提高功率因数。在S不变的情况下，不变的情况下，P为为 但为获得但为获得P大小的有功增量，补偿装置必须能发出大小的有功增量，补偿装置必须能发出Q大小大小的无功，且的无功，且故用户的补偿费用为：故用户的补偿费用为：)sin(sin21SQ)(sin(sin21元YSPage 29二、改善二、改善cos
32、用户的受益分析用户的受益分析例例2-1：某用户原来功率因数：某用户原来功率因数cos=0.75，视在功率为，视在功率为800kVA，年，年用电时间用电时间T=3000h，收费按两部制电价。试确定：，收费按两部制电价。试确定：（1）该用户的年支付电费。）该用户的年支付电费。（2）欲使）欲使cos提高至提高至0.95，需装设的补偿容量。，需装设的补偿容量。（3）若补偿装置）若补偿装置1kvar的投资为的投资为60元，投资按每年元，投资按每年10%回收，无回收，无功补偿装置的损失为其额定容量的功补偿装置的损失为其额定容量的3%。求安装补偿装置后，企。求安装补偿装置后，企业所获得的年效益。业所获得的年
33、效益。解解：已知：已知Page 30 今设所装电容器为今设所装电容器为xkvar，经补偿后，其无功功率为，经补偿后，其无功功率为529.01-x=Q2，而用户的有功功率为，而用户的有功功率为P2=600+0.03x，于是，于是 因为因为cos2=0.95，tan2=0.3287。（1）补偿前用户年支出电费：）补偿前用户年支出电费：1）基本电费：按最大负荷收取，）基本电费：按最大负荷收取，1kVA收取值为收取值为180元年元年2）电量电费：）电量电费：1kWh为为0.209元元3）用户的总支付电费为）用户的总支付电费为Page 31（2）补偿后用户的年支出费用）补偿后用户的年支出费用1）补偿后的
34、视在功率和基本电费为）补偿后的视在功率和基本电费为2）补偿后电度电费为）补偿后电度电费为3）支付资产折旧费为）支付资产折旧费为4）总支付费用为）总支付费用为5）补偿后的经济效益为）补偿后的经济效益为Page 32例例2-2：配电网无功补偿算例：配电网无功补偿算例（1）无功补偿的原理）无功补偿的原理：在电网中，线路或变压器的可变功率损：在电网中，线路或变压器的可变功率损耗为耗为当负荷的功率因数由当负荷的功率因数由1降至降至cos时，有功损耗将增加的百分数时，有功损耗将增加的百分数因此，提高负荷的功率因数与降低线损的关系为因此，提高负荷的功率因数与降低线损的关系为 当功率因数当功率因数cos1=0
35、.6，提高到，提高到cos2=0.92时，可变损耗降时，可变损耗降低低60%；当；当cos1=0.8，提高到，提高到cos2=0.95时可变损耗降低时可变损耗降低29%2LPPage 33（2）无功补偿的降损计算。）无功补偿的降损计算。无功补偿后到底能降低多少损耗，这是最值得关心的问题。无功补偿后到底能降低多少损耗，这是最值得关心的问题。一般说来，常见的无功补偿造价在一般说来，常见的无功补偿造价在6070元元/kvar之间。对于一之间。对于一个主变容量为个主变容量为15000kVA的的35kV变电所，加装变电所，加装3000kvar的电容补的电容补偿装置，意味着一次性直接投入偿装置，意味着一次
36、性直接投入20多万元。多万元。段：功率段：功率S1=9.2MVA 段：功率段：功率S2=11.7MVA在未装补偿前，该变电所主变功率因数为在未装补偿前，该变电所主变功率因数为0.75：段线路的全年损失电量为：段线路的全年损失电量为：Page 34段线路的全年损失电量为段线路的全年损失电量为整条线路全年损失电量总和为整条线路全年损失电量总和为 若在该变电所若在该变电所10kV侧加装侧加装3000kvar的补偿后电容器，主的补偿后电容器，主变的功率因数将由变的功率因数将由0.75提高到提高到0.91，可使线损降低值为，可使线损降低值为 即加装即加装3000kvar的补偿后，可使线损下降的补偿后，可
37、使线损下降32%，即减少损，即减少损失电量为失电量为（3）经济效益分析。从前面的计算可知，每年可少损失电量）经济效益分析。从前面的计算可知，每年可少损失电量64.32万万kWh，其效益可参考现行电价估算如下：，其效益可参考现行电价估算如下：Page 35 1）全年直接减少损失，增加纯利润）全年直接减少损失，增加纯利润2）力率调整由罚变奖，增加纯收入。补偿前该线路全年总电量）力率调整由罚变奖，增加纯收入。补偿前该线路全年总电量由于功率因数为由于功率因数为0.75，低于，低于0.85，故应罚力率调整款，故应罚力率调整款补偿后补偿后 由于功率因数为由于功率因数为0.91，大于规定的，大于规定的0.8
38、5，故奖励，故奖励21.3万元。万元。实际增加纯收入：实际增加纯收入：A=A1+A2=34.8万元。万元。合计增收：合计增收：M+A=66.96万元。万元。综上所述：投资综上所述：投资20多万元，一年就能获得多万元，一年就能获得66.96万元的增收。万元的增收。不仅不仅4个月就能收回投资，而且取得长久的明显经济效果。个月就能收回投资，而且取得长久的明显经济效果。Page 36例例23：提高功率因数对于企业经济效益的算例。：提高功率因数对于企业经济效益的算例。国家对不同用户规定了相应的功率因数，所规定的标准功国家对不同用户规定了相应的功率因数，所规定的标准功率因数值，是用户应达到的最低界限，而不
39、是用户用电时实际率因数值，是用户应达到的最低界限，而不是用户用电时实际的功率因数值。的功率因数值。根据国家现行电价的规定，用户功率因数分别以根据国家现行电价的规定，用户功率因数分别以0.9、0.85、0.8为基础。当功率因数超过这些值时，可按比例减少电费；当为基础。当功率因数超过这些值时，可按比例减少电费；当功率因数低于这些值时，要按比例增加用户当月电费。功率因数低于这些值时，要按比例增加用户当月电费。Page 37例：例：某某35kV用电的硅铁厂，变压器容量为用电的硅铁厂，变压器容量为6300kVA，月用电量为，月用电量为350万万kWh，未装电容补偿时，功率因数最低为，未装电容补偿时，功率
40、因数最低为0.75，最高为，最高为0.88，现统计该厂自，现统计该厂自1996年年9月至月至1997年年2月其间每月多交力调电月其间每月多交力调电费数额，累计达费数额，累计达208330元。元。1997年后，该厂多方筹措资金，设计安装了无功补偿设备。年后，该厂多方筹措资金，设计安装了无功补偿设备。此补偿装置总投资此补偿装置总投资30.8万元。该补偿装置于万元。该补偿装置于1998年年9月份安装完月份安装完毕投运，使用后每月功率因数均超过毕投运，使用后每月功率因数均超过0.9标准，电力部门每月给标准，电力部门每月给该用户力调电费奖励。统计该用户力调电费奖励。统计1998年年9月至月至1999年年
41、2月供电部门给月供电部门给予力调电费奖励数额如表所示。予力调电费奖励数额如表所示。全年共少交了力调电费全年共少交了力调电费314803元，用户安装无功补偿装置元，用户安装无功补偿装置投资投资30.8万元，不到一年的时间就从无功补偿装置产生的效益万元，不到一年的时间就从无功补偿装置产生的效益中得到了回报。中得到了回报。Page 38第四节第四节 无功补偿对电压损失率的影响无功补偿对电压损失率的影响和无功补偿经济当量和无功补偿经济当量一、无功补偿对电压损失和电压损失率的影响一、无功补偿对电压损失和电压损失率的影响线路电压损失的计算公式为线路电压损失的计算公式为当线路加装补偿电容后，其电压损失减少值
42、为当线路加装补偿电容后，其电压损失减少值为Page 39电压损失率的减少值为电压损失率的减少值为 可见，当增加补偿容量时，电压损失可见，当增加补偿容量时，电压损失a和电压损失率和电压损失率a%的减小值与补偿容量的减小值与补偿容量QC成正比。成正比。二、无功补偿经济当量二、无功补偿经济当量 线路补偿前的有功功率损耗为线路补偿前的有功功率损耗为加装补偿容量加装补偿容量QC之后，有功功率损耗为之后，有功功率损耗为Page 40有功损耗的减小值有功损耗的减小值 无功经济当量的意义是线路投入单位补偿容量时，有功损无功经济当量的意义是线路投入单位补偿容量时，有功损耗的减小值耗的减小值Page 41（1）当
43、无功功率补偿度很低时，即）当无功功率补偿度很低时，即QC/Q0时，则时，则 Cb=2CQ（2）当补偿容量很大时，即）当补偿容量很大时，即Qc/Q1时，即时，即Cb=CQ 因此，补偿容量越大，其对减小有功功率的作用越小。这就因此，补偿容量越大，其对减小有功功率的作用越小。这就说明，并非补偿容量越大越经济，补偿容量到底投入多少，功率说明，并非补偿容量越大越经济，补偿容量到底投入多少，功率因数到底提高到什么程度最有利，则需通过技术经济比较来确定。因数到底提高到什么程度最有利，则需通过技术经济比较来确定。)2(QQCCCQbPage 42练习题练习题1、功率因数和效率有何区别？、功率因数和效率有何区别？2、功率因数的标准值及其适用范围有哪些？、功率因数的标准值及其适用范围有哪些？3、何谓自然功率因数？、何谓自然功率因数？4、何谓经济功率因数？、何谓经济功率因数？
