电容器在无功补偿中的应用

无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，无功补偿可以降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理地选择补偿装置，可以做到*大限度地减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

一、无功功率的形成

交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功，也就是说没有消耗电能，即为无功功率，当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。

二、采用无功补偿提高功率因数的作用

1.提高供电设备的利用率。在供电设备视在功率S一定的情况下，功率因数COSΦ越大，该供电设备可以带更多的有功负载（P＝S×COSΦ）。

2.提高输电效率。当有功负载（P）一定时，因为（P＝UI×COSΦ），电压U不变化，COSΦ越大，则电流I越小，电流I在线路中的损耗就越小。

3.改善供电质量。电流I越小，线路中电压损耗就越小，线路末端电压就可以得到更好的保证。

4.提高输电**性。电流I小，线路发热降低，提高输电线路的**性。

三、补偿容量的选择

对于用量*多的每分钟1500转和3000转的电机用额定容量（KW）30％士0.5（KVAR）的估算方法，可迅速简便地求出所需补偿电容的容量。以30KW电机为标准，如果电机容量小于30KW的每台增加0.5KVAR。容量大于30KW的每台就减少0.5KVAR。

一般农村配电网中的电容容量的速算法：

电动机：随机补偿——QC＝（0.95－0.98）√3IOUN

IO——电动机的励磁电流；UN——电动机的额定电压。

对于排灌用普通电动机：随机补偿——QC＝（0.5－0.6）PN

PN——排灌电动机额定有功功率。

四、配电网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿和跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

1.随机补偿。随机补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行（如大中型异步电动机）的无功消耗，以补励磁无功为主。此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，不会造成无功倒送，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。

2.随器补偿。随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧，以无功补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。

3.跟踪补偿。跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

五、补偿后的经济效益

从补偿后效果来看，补偿后动力电流可以下降1／3以上，有些甚至能下降50％，台区线损基本上可以降低2－4个百分点，可以起到较好的降损效果。

在电网中，线路或变压器的可变功率损耗为：P＝I2R×10－3

假设一台50KVA变压器，主要负荷为5台7.5KW三相异步电动机，月供电量20000KWH，线损为7.2％，经过无功补偿原功率因数COSΦ1＝0.7，提高到COSΦ2＝0.9。

提高负荷的功率因数与降低线损的关系为：△P％＝【1－（COSΦ21／COSΦ22）】×100％式中COSΦ1——负荷原功率因数，COSΦ2——补偿后的功率因数可变损耗降低：△P％＝【1－（COSΦ21／COSΦ22）】×100％＝【1－（0.49／0.81）】×100％＝39.51％

月损耗电量：7.2％×20000＝1440KWH

月总损耗降低电量：39.51％×1440＝569KWH

按动力电价0.63元／千瓦时计算，月节省电费：0.63×569＝358.47元