低压配电系统无功功率补偿的应用

　　我公司虽然以设备安装和外地施工为主，但是公司本部生产基地的钢结构公司和压力容器制造厂、塔架制造公司以及安装分公司的现场预制组装工作使用大量行车、自动焊机等大功率、大负荷变化的施工机械，电能消耗巨大。在用电管理工作中，线损率是用电企业的一个重要考核指标，它的高低直接关系到企业的经济效益。
　　加强用电“峰、谷、平”错时管理、优化线路参数等降损方式大家已经理解并在努力完善中，而对于采取就地无功功率补偿方式降低线损并没有得到科学的理解：的确电容本身并不节电，但是根据电工原理我们知道补偿电容在工作中电容电流可以抵消电感电流，从而减少输配电线路中流动的电流，从而减少电流引起的损耗及电压降，减少了低压线路损耗。
　　就补偿装置来说，对高压补偿装置而言，低压无功补偿装置具备以下几个优点：一是安装灵活方便，对环境要求不高，配套设备少，维护维修方便，安全要求一般；二是投资少，由于电压等级低，设备在市场上很容易购到，投资是同容量高压补偿装置的30%～50%；三是投切灵活，这也是它最大的优点，可以根据线路无功电流的变化，自动投入切除电容，达到无功的平衡。相对于高压补偿装置动则几百千乏的投切量来说，使用低压自动补偿装置可以达到"无极变速"。因此，在配电网中，为减少线路损耗达到最佳经济效益，应尽量减少有功功率以外的功率流动。并且无功补偿应以随机就地补偿为主，以高压线路中的补偿、变电站补偿为辅。
　　为证明采取低压自动无功补偿装置节能降损的效果，现以我公司的两次改造为例说明。
　　我公司根据本单位负荷变化较大的实际情况，补偿容量按照配电容量的30%计算，2006年给钢结构分公司配电室加装270kvar低压自动补偿装置，我们采用的是上海坤友电气生产的智能低压无功自动补偿控制器，设定补偿限值cosΦ为0.95，小于限值则自动顺序投入电容器组。如功率因数超前，向线路反送无功功率，则开始顺序切除电容器，使功率因数在一个相对稳定的区域保持动态平衡。刚送电时一次电流达到525A，cosΦ=0.7，装置自动投入200kvar后，功率因数达到1，一次电流变为368A，电流是补偿前的电流的70%，即减少线路电流30%左右，补偿前后参数的变化如下表所示。
　　功率因数 负荷电流（A） 计算值（A）
　　  有功电流 无功电流
　　补偿前0.7 525 368 373
　　补偿后1.0 368 368 0
　　2007年我单位又给压力容器厂配电室加装300kvar低压自动补偿装置，补偿前功率因数小于0.75，线路电流650A，自
　　动补偿到功率因数为0.96后一次电流是501A，直观减少线路电流25%左右。
　　根据电路原理，线路的损耗与负荷电流的平方成正比，线路电流大则损耗大，线路电流减小则线损减少，钢结构分公司配电室，补偿前电流为I，补偿后电流大约为0.7×I，根据线损DP=3I2R，所以补偿后的线路损耗为补偿前线路损耗值的49%，线路损耗降低了大约51%左右。
　　压力容器厂配电室电容无功补偿后电流大约是补偿前电流的0.77倍，所以补偿后的线路损耗大概是补偿前线路损耗的59%。
　　计算出补偿前后功率因数的变化与线路损耗变化的关系如下表所示：
　　补偿前功率因数 补偿后功率因数
　　 0.85 0.90 0.95 1.00
　　0.85 1 0.89 0.80 0.72
　　0.80 0.88 0.79 0.70 0.64
　　0.75 0.78 0.69 0.63 0.56
　　0.70 0.68 0.60 0.54 0.49
　　按上表所示：钢结构分公司功率因数从0.7提高到1，补偿后的线路损耗为补偿前线路损耗的49%；线路功率因数从0.75提高到0.95后，线路损耗为补偿前的63%，降低线损效果明显。
　　用户低压无功补偿装置一般按照用户无功负荷的变化自动投切补偿电容器，达到动态控制的目的，可以做到不向高压线路反送无功电能。在配电网中，若各用户低压侧配置了足够的无功补偿装置，则可使配电线路中的无功电流最小，也使配电线路的有功功率损耗最小，这是最理想的效果。另外，线路中的无功电流小，也使线路压降减少，电压波动减少。
　　由此得出，配电网中的用户端实现无功就地补偿是合理的无功补偿方式，大力推广应用自动控制装置提高线路功率因数，达到动态的管理，这是理想的节能降损办法。否则，即使在线路初端处的功率因数很高，也不能有效地降低线路的有功功率损耗。
　　根据上述理论与实际应用情况，我公司两次改造均采用智能低压无功自动补偿控制器来控制电容的投切，控制器内设过电压、欠压、缺相、欠流保护，可预防因系统故障损坏电容器，可自行设定投切限值、投切时间等。该控制器利用跟踪系统无功负荷的变化，选功率因数或无功功率做为判据，自动合理投切，减少投切次数，避免投切振荡和无功倒送的问题，从而使系统的功率因数保持为最佳状态。投切机构有三种：1、接触器投切;2、可控硅投切;3、负荷开关投切。多回路循环投切运行方式，有效的避免分组投切使个别电容投切过于频繁的问题。我公司选用专用接触器投切方式，该补偿装置容量可根据现场需要进行配置，在实际使用中，可根据仪表测量或通过理论计算方式确定应补偿的容量，应用灵活方便，尤其适合低压客户随机补偿使用，可有效提高电机效率，大幅降低线损，为我公司的节能工作做出新的贡献。

《低压配电系统无功功率补偿的应用》

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