科 科 技 论 坛 无功功率自动补偿技术的应用 凌雪 （中国石油哈尔滨石化公司供电车间，黑龙江哈尔滨１５００５６） 摘要：电力系统中，无功功率自动补偿装置能根据电网运行状况，按设定数据自动调整无功补偿容量，保证功率因数在规定范围内，降低下去 损耗、改善电压质量，使设备容量得到充分利用。 关键词：无功补偿；监控；自动补偿；功率因数；智能化 引言 ＣＯＳ ，当供电设备的视在功率ｓ ｆ ＝＝一Ｔ－ｆ ＝＝＝Ｔ———］ ｆ ｝电力系统中，许多设备不仅要消耗有功功 一定时，如果功率因数ＣＯＳ（ｂ提 １ｊ 上 ｌ 上 Ｉ｝ Ｌ｛ 率，设备本身的电感损失也要消耗无功功率，使 高，即功率因数角由４）１到４）２， ｌ１ Ｔ １】 Ｕ －＋ 。ｌ｛ｌ Ｉ｝ Ｉｊ＼－＾…＿、、０ 系统的功率因数降低。功率因数的高低直接ｌ４ 则设备可以提供的有功功率Ｐ 现电网供电质量的好坏。如果功率因数过低，将 也随之增大到△Ｐ，可见，设备的 图１无功补偿原理图 会使无功功率输出增加，从而导致有功功率输 有功出力提高了。 图２矢量分析图 出的降低。使变压器容量得不到充分利用，损耗 ２．２．５减少电费开支，降低 增加。这就需要对无功功率进行补偿，并联电力 生产成本。减小设备容量，节省 表１未安装无功功率自动补偿装置数据 电容器在正弦电压作用下能“发”无功电力（电 电网投资。 容电流），以补偿负荷或供电设备所需要的无功 ３无功补偿容量计算 电力。这样，线路上就避免了无功电力的输送， 电容器容量的选择电容器 从而达到减少线路能量损耗、减少线路电压降、 安装容量的选择，可根据使用目 提高系统有功出力的效益。提高了电力系统的 的的不同，按改善功率因数，提 表２安装无功功率自动补偿装置数据 功率因数。已往电容器补偿为固定时，不能根据 高运行电压和降低线路损失等 负荷变化而调整无功补偿量，有时过补偿，有时 因素来确定。按改善功率因数 欠补偿。无法保证功率因数在规定范围内。而无 确定补偿容量的方法简便、明 功功率自动补偿装置就能解决这一问题，使功 确，为国内外所通用。根据公式， 率因数始终维持在最佳数值（Ｏ．９５以上）内。 可以求出无功补偿容量，以下 ２．１无功功率补偿的原理 为我公司未投入智能型无功功 台主编的高压侧电压、电流、功率因数、无功功 电力系统中的负荷大部分是电感性，总电 率自动补偿装置时相关数据如表１。 流相量Ｉ是滞后于电压相量Ｕ一个角度，（ 通过对２００６年７、８、９三个月的数据计算 率、有功功率及低压侧电压；电容器运行状态和 又叫功率因数角），可以分为有功电流ＩＲ和无 如表一按照最大值进行计算，按照ＣＯＳ ．＝０． 可投入运行的电容器组。显示日期、时间等。４．４完善的保护功能：当电容器故障跳闸 功电流ＩＬ的两个分量，其中ＩＬ滞后电压Ｕ９０ ９４２、ＣＯＳ ４）２－０．９８进行补偿。 度，当电力电容器并接与感性负载回路时，容性 Ｐ（ｔｇ（ｂ【－ｔｇ ｄ）２） （１） 时，电容器拒切和拒投时，能发出报警并闭锁；当出现电网电压过高或锅底时，能自动切除电 ＝３７４４００／２４×ｆＯ．３５６—０．２０３１ 电流Ｉ ，与感性电流ＩＬ恰好反相，从而抵消一 容后报警并闭锁，等故障消失后可自动恢复工 ＝２３８６．８ｋｖａｒ 部分电感性电流，或者说补偿一部分无功电流， 如图１．图２所示。从图中可以看出，并联电容器 按照三个月平均值计算，按照ＣＯＳ 。＝Ｏ． 作。５投入高压智能无功功率自动补偿装置 后，功率因数（ｂ 较补偿前（ｂ减小了，从图中 ９３９、ＣＯＳ（ｂ ２－０．９８进行补偿。 见表２） 还可以看出，有功电流不变的情况下，输入电流 Ｑ ＝Ｐ（ｔｇ １－ｔｇ ｄ） （２） 后运行情况（通过对２００７年９、１０、１１三个月的数据进 Ｉ也较Ｉ’减少了。使功率因数由Ｃ０￥ 提高到 ３３４５４９．８９２／２４×ｆ（】＿３６６—０．２０３１ 行分析计算，采用无功功率自动补偿装置后，线 ２２７２．１５ｋｖａｒ ＣＯＳ击’，达到了无功补偿的目的。 ９提高为０．９７，使变压器 ２．２无功功率补偿的目的、效果 根据计算得出，要想维持功率因数为０．９８ 路功率因数由原来０． ２．２．１提高功率因数。 至少需要增加无功补偿容量２２７３Ｋｖａｒ；考虑到 有功功率容量增加９％，同时减少了线路损耗，改善了供电质量。取得丁，较好的效益。 ２．２＿２降低输电线路及变压器的损耗，三相 以后负荷增容，选择补偿容量为４６００Ｋｖａｒ。 Ｉ ．Ｌ １ …．．…… ＝＝＝电路中功率损耗ＡＰ的计算公式为 ＡＰ＝３Ｐ２ＲＵ２（ｃｏｓ ）２（ｋＷ），式中：Ｐ一有功功率， ｋＷ；Ｕ一额定电压，ｋＶ；Ｒ一线路总电阻，ｎ。由此可 见，当功率因数ＣＯＳ书提高以后，线路中功率损 耗大大下降。当线路或变压器输送的有功功率 Ｐ和电压ｕ不变时，线损与功率因数ｃｏｓ 的平 方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多， 线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置， 可减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，降 低线损耗。如果将功率因数从０．６提高到Ｏ．８５， 则有功功率损耗可以降低５０％左右，可谓效果 明显。 ２．２３改善电压质量线路中电压损失△Ｕ 的计算公式Ａ Ｕ＝３Ｒ．Ｒ＋Ｑ．ＸＬＵ（ｋＶ），式中：Ｐ一有 功功率，ｋＷ；Ｑ一无功功率，ｋｖａｒ；Ｕ一额定电压，ｋＶ； Ｒ一线路总电阻，ｎ；ＸＬ一线路感抗，ｎ。由上式可 见，当线路中，无功功率Ｑ减小以后，电压损失 ４高压智能无功无功功率自动补偿装置功 能特点 ４．１对同容量电容，可按无功容量大小进 行投切，按动作次数的多少选取电容实行均恒 投切。对不同容量电容，可按无功量大小自动选 择匹配电容的投入和切除，并能兼顾动作次数， 不会出现投切震荡。针对此套无功补偿装置良 好选择性特点，将所需补偿量４６００Ｋｖａｒ分成四 组，一组无功功率２０００ｋｖａｒ、二组无功功牢 １Ｏ００ｋｖａｒ、三组无功功率１０００ｋｖａｒ、四组无功功 率６００ｋｖａｒ，进行分段补偿。既当线路功率因数 降低时，通过微机检测装置在线监测系统的信 号，自动调整所需的容量，当需要补偿量不大于 １５００ｋｖａｒ时，系统会将３、４两组电容器投入，大 于１５００ｋｖａｒ且小于２０００ｋｖａｒ时，投人１组。以 获得最佳的功率因数。 ４．２具有与微机控制器完全的手动投 ＡＵ也就减小了。 切功能，能保证在微机故障时，应能正常使用。 ２．２．４提高设备出力由于有功功率Ｐ＝Ｓ・ ４３强大的显示测量功能，能分别显示两 结束语 这套高压智能型无功功率自动补偿装置 运行两年来，性能稳定，维护方便，测试准确，有 力的保证了我公司的供电质量，减少了损耗，创 造了良好的效益。 参考文献 ［１］朱建德，潘品英．实践电工手册．第一版［Ｍ１．北 京：机械工业出版社，１９９８．１２，５４３—５６７． ｆ２１许海峰，徐东梅．电工技术，２００４，６：５． 作者简介：凌雪（１９８５～），女，黑龙江省哈 尔滨人 一５８—
