第４期 王计波等：提高功率因数的方法与无功补偿 ２３ 数一般为１～０．８（超前）－ｊ Ｊ． ２功率因数的人工补偿 据《供电营业规则》规定的功率因数标准，进行无功 补偿，按下式计算－】Ｊ： Ｑｃ＝Ｐ３０（ｔａｎ ａｒｃｃｏｓ￣０一ｔａｎ ａｒｃｃｏｓ￣０ ）． 在充分考虑提高自然功率因数的情况下，功率 因数仍不能达到要求时，需装设人－ｒＳｂ偿装置，对功 率因数进行人工补偿． ２．１无功补偿装置装设位置的选择 无功补偿装置在工厂供电系统中的装设位置， 有高压集中补偿、低压集中补偿、单独就地补偿３种 式中：Ｑ 为所需无功补偿容量（ｋｖａｒ）；Ｐ 。为计算负 荷（ｋｗ）；ｃｏｓｑ），ｃｏｓｑ） 分别为补偿前后的功率因数． 单台电动机无功补偿，按下式计算： Ｑ ＝０．９×√３ Ｌ．式中： 为电动机的额定 电压（ｋＶ），， 为电动机的空载电流（Ａ）． 方式［¨．高压集中补偿是将无功补偿装置集中装设 在变配电所的１０ ＫＶ母线上，这种补偿方式只能补 偿１０ ＫＶ母线前（电源方向）所有线路上的无功功 率，而此母线后的厂内线路没有得到无功补偿，所以 这种补偿方式的经济效果较后两种补偿方式差．但 是此种补偿方式初期投资较少，便于集中维护，对工 厂高压侧的无功功率的有效补偿，使工厂总功率因 数提高，所以在大中型工厂普遍应用． 单独就地补偿，又称个别补偿，是将无功补偿装 置分散地装设在各个车间或用电设备附近．这种补 偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变 电所主变压器的无功功率，因此它的补偿范围最大， 效果也较好．但是这种补偿方式总设备投资较大，且 无功补偿装置在用电设备停止工作时，也被切除，所 以利用率不高．它适用于经常运转而容量又大的设 备，如大功率异步电动机、中频高频电炉；也适用于 容量虽小但数量多并需长期稳定运行的设备，如荧 光灯等． 低压集中补偿是将无功补偿装置装设在车间变 电所的低压母线上，它能补偿车间变电所低压母线 前的车间变电所主变压器和厂内高压配电线及前面 电力系统的无功功率，其补偿范围较大．由于这种补 偿能使变压器的视在功率减小，从而使变压器容量 选得小一些，比较经济，而且它安装在变电所低压配 电室内，运行维护方便，在工厂中普遍应用． ２．２无功补偿装置的配置原则 电力系统中的各级网络和输配电设备都要消耗 一定数量的无功功率，为了最大限度地减少无功功 率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设 备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则 ］， 合理布局．应达到以下要求：总体平衡与局部平衡相 结合，以局部为主；电力部门补偿与用户补偿相结 合，二者无功损耗约各占５０％，共同补偿最适宜；分 散补偿与集中补偿相结合，以分散为主；降损与调压 相结合，以降损为主． ２．３无功补偿容量的确定 按“功率因数奖罚办法”确定无功补偿容量，根 ２．４无功补偿装置类型 ２．４．１并联移相电容 并联移相电容补偿装置具有结构简单、经济方 便等优点，是补偿无功功率的传统方法，其技术成 熟，运行可靠性高，目前在国内外均获广泛应用．并 联电容器的投入、切除，根据负荷的性质可以选择手 动或自动方式，但应避免出现过补偿．并联电容器补 偿也有不足之处，如只能分级补偿固定的无功功率， 而不能实现连续、线性补偿、另外，电力系统的谐波， 可能与系统中的固有电抗产生并联谐振，使谐波电 流放大，导致电容器及相关元器件和线路严重过载 而烧毁． ２．４．２同步补偿机 使用同步补偿机是早期的无功功率补偿方法， 不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也 能进行动态的、连续的补偿，而且对于容性、感性无 功功率均能起到补偿作用．由于它是旋转电机，在运 行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响 应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求，使其应用 越来越少，目前已基本上被淘汰，逐步被静止型无功 补偿装置所取代． ２．４．３静止型无功补偿装置（ＳＶＣ） 静止型无功补偿装置（ＳＶＣ）近年来获得了很大 的发展，已广泛应用于电力系统的无功补偿．其典型 代表是固定电容器＋晶闸管控制电路控制电抗器 （ｒｅ＋ＴＣＲ）．晶闸管投切电容器（ＴＳＣ）也获得了广 泛的应用，ＴＳＣ只能分组投切电容，不能连续调节 无功功率，它只有和ＴＣＲ配合使用，才能整体调整 无功功率的连续调节．固定电容器＋晶闸管控制电 路控制电抗器型静止无功补偿装置能连续调节补偿 装置的无功功率，具有较快的响应速度，因此，ＳＶＣ 可以对无功功率进行快速、动态补偿，提高电力系统 的功率因数． ２．４．４静止无功发生器（ＳＶＧ） 静止无功发生器（ＳＶＧ）是一种电力电子无功补 偿装置，是一个可以产生超前电流９０。或滞后电流 维普资讯 http://www.cqvip.com ２４ 石家庄职业技术学院学报 第ｌ９卷 ９０。的逆变器．与静止无功补偿装置（ＳＶＣ）不同的是 通过发出无功功率达到无功补偿的目的，不需要大 容量的电抗器、电容器等储能元件．ＳＶＧ向电网供 应无功时，呈现容性；ＳＶＧ从电网吸收无功时，呈现 感性．ＳＶＧ能根据电网的无功功率情况，在感性和 Ｉ＃电源 ２并电源 高 配电所 １， 。ｋｖ Ｉ 上 ～ Ｃ ／ 鞣ｆ （ 容性间快速连续调整，实现对电网无功的动态快速 补偿．但无功发生器难于直付电力系统的不对称，使 ／ 变２号电车所问 ＼ ＼ ＼ 鼍 ３］变 步号珏车 得无功发生器能产生额定无功电流的优势不能充分 发挥出来，从而限制了ＳＶＧ的广泛应用． ０／３８０￣ ２２０／３８０Ｖ ３应用实例分析 上 ｆ 一图１为某中型机械厂无功补偿装置配置示意图． Ｃ 白 ＳＶＣ 该工厂采用两路１０ ｋＶ高压进线，高压配电所两段高 、 （．．．．．．．．．． ．．．．．一＿Ｊ ｒ压母线上均装有高压集中补偿电容器；由于用到１００ 色设 备 ＪｆＪ电 ｆ’ 备 ｒ 、电设 ］、 ｒ电 殳备 、 ｒ 电弧 立方空压机，考虑采用同步电动机作为动力，调整励 ＝ ．。 Ｌ 磁使其呈容性，兼作高压无功补偿装置；在工厂车间 变电所内，均采用低压集中补偿装置，对于负载变化 图１某中型机械工厂的无功补偿示意图 剧烈的铸造车间，采用ＳＶＣ实现无功功率动态、快速 补偿；对于大型感应电动机，实行单独就地补偿．通过 及人工补偿装置的位置选择、配置原则、补偿容量的 合理配置无功补偿装置，使全厂功率因数达到０．９５ 确定、补偿装置的类型选择及应用，最后进行了无功 （滞后），按照“分级补偿，就地平衡”的原则，提高了工 补偿装置配置实例分析，通过经济、合理地配置无功 厂内部的功率因数，达到了节能降耗的目的，并且减 补偿装置，达到节能的目的．随着大功率电力电子器 少了设备投资，充分发挥了设备的潜能． 件技术和智能控制技术的高速发展，基于电力电子 ４结束语 技术的智能、高效的无功补偿装置，将成为未来无功 本文从实际出发论述了提高自然功率因数方法 补偿技术的发展方向． 参考文献： ［１］苏文成．工厂供电［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９６． ［３］许实章．电机学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９６． ［２］李如虎．提高功率因数降低电能损耗［Ｊ］．广西电力技术， ［４］高钰龙．配电网无功补偿探讨［Ｊ］．农村电气化，２０００。（９）：２３． １９９９，（２）：５７．５９． ２４． 责任编辑：金欣 Ｔｈｅ ｗａｙｓ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ＷＡＮＧ ｊｉ．ｂｏ＂，ＮＩＵ Ｊｕｎ （Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ ０５００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃａｎ ｂｅ ｆｕｌｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｎａｔｕｒａｌ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｍａｎ－ ｍａｄｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｗａｙｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｎａｔｕｒａｌ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ，ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｈｏｉｃｅ，ｄｉｓｐｏｓｉ・ ｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｈｏｉｃｅ，ｔｙｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈｏｉｃｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎ－ｍａｄｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｈｏｉｃｅ；ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅ
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