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能源工程
ENERGY ENGINEERING
2003年第1卷第1期
工矿企业无功补偿技术及其管理要求
方云翔
（浙江信息工程学校，湖州 313000）
摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。
关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业
1 前言
供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。
用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。
2 无功补偿的经济意义
2．1 提高输变电设备的利用率
有功功率
当线电流I和线电压U一定时，功率因数cosφ提高后，有功功率P就提高了。供电部门同样的变压器容量和输电线路就可向用户输送更多的有功功率。或
者说，在输送同样容量的有功功率P时，当cosφ提高后，变压器容量就可以相应减小，输电线路可以相应减小导线截面，降低了设备投资和投运后的运行费用。当用户设法提高负载终端功率因数后，上述利益用户也将共享。
2．2 降低电压损失，提高末端电压水平
输送功率的过程中，线路产生的电压损失为ΔU，可用下式计算
式中：P———输送的有功功率，kW；
Q———输送的有功功率，kV；
R———线路导线、变压器绕组电阻，Ω；
X———线路导线、变压器绕组电抗，Ω；
———线路额定线电压，V。
U
e
由式（1）可见，电压损失包括有功部分损失（PR）及无功部分损失（QX）两部分，而且对于导线截面较大的架空线路来说，主要是无功部分损失。当采用无功补偿技术后，降低了Q，无功部分电压损失就明显降低了，从而提高了末端电压。
2．3 降低线路损耗
电流在供配电线路及变压器绕组中传输过程将产生功率损耗。三相交流电输变配损耗功率ΔP由下式计算：
式中：I———线路电流，A；
U———线路电压，V；
P———输送的有功功率，k W；
R———每相线路电阻，Ω。
由式（2）可见，ΔP与I的平方成正比，与cosφ平方成反比。所以在采取
无功补偿后，电流减小了，cosφ提高了，可明显降低ΔP，达到降损节电的目的。
2．4 减少电费支出
2．4．1 减少基本电费支出
根据全国供用电规则规定，变压器容量在315kVA及以上的大工业用电户均实行两部制供电计费办法。用户向供电部门交纳电度电费外，还要按变压器容量大小交纳基本电费，标准为18元／kVA·月（按最大需量计费标准为27元／kVA·月）。基本电费与变压器容量有关，与用电量多少无关。因此通过合理的无功补偿措施后，使用同样的有功功率，可以减少变压器容量，每月就可以减少基本电费支出。特别对一些因生产发展，用电负荷增加，计划购置较大容量的新变压器来置换原变压器，经过合理无功补偿后，原变压器就可能会满足新增用电负荷，这不但每月可以节支可观的基本电费，而且省去了购置新变压器的费用。2．4．2 减少功率因数调整电费支出
用户平均功率因数计算是根据无功电量及有功电量计算出来的，即
式中：W
———t时间内的有功电量，kWh；
p
———t时间内的无功电量，kVArh。
W
Q
调整电费计算方法：
调整电费＝（电度电费＋基本电费）·k％（元）
式中：k———功率因数调整电费调整百分率。
根据用户变压器容量、生产类别等因素，将用户功率因数考核标准分成0．90、0．85、0．80三类。以0．90为考核标准的k值可从表1中查出。
从表中可以清楚地看出，功率因数高低与调整电费百分率k值基本是反比关系。当用户功率因数大于0．90，调整电费成为负值，可减少总电费的支出；功率因数低于0．90，调整电费为正值，用户要增加电费支出。
下面通过实例计算来进一步说明这一问题。
某大工业用户变压器容量1000kVA，上月有功电量为30万kWh，无功电量为25万kVArh。经采取无功补偿措施后，本月有功电量为30万kWh，无功电量为10万kVArh，平均电价0．60元／kWh，试计算采取补偿措施后减少电费支出多少？
采取无功补偿措施前的总电费：
电度电费＝0．6×30＝18万元，
基本电费＝18×1000×10－4＝1．8万元总计19．8万元；
