无功补偿技术对低压电网功率因数的影响
因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。
5.2、提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。
5.3、降低系统的能耗
补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损 P减少的百分数为：
ΔP%= (1-I22/I12)×100%=（1- COS2φ1/ COS2φ2） × 100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%～45%。
5.4、改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：
△U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；
配电线路：X=（2~4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的
变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的
可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
5.5、三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：
△S
如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：
（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
6、应用实例：
烟台市能源监测中心于2003年4月24、29、30日对烟台氨纶股份有限公司B区制冷机、空压机电机进行了电机补偿装置的安装调试，从安装后测试结果看，平均降低电流22-51（A），电机功率因数提高到0.98，（见测试结果对比表），减少了公司内部低压电网的消耗，从而达到了节电的目的。
测试结果对比表
设备名称 设备容量（kW） 补前功率因数COSφ1 补后功率因数COSφ2 电流下降△（A）
制冷压缩机LM1-110M、B4 110 0.84 0.98 22
制冷压缩机LM1-200M、B2 220 0.89 0.98 41
制冷压缩机LM1-250MA1、C1 250 0.86 0.98 51
制冷压缩机2DLGS-K2、D2 250 0.89 0.986 49
制冷压缩机2DLGS-K2、D5 250 0.89 0.98 48
空气压缩机20S-200A、D1 150 0.87 0.98 38
空气压缩机20S-200A、D2 150 0.86 0.978 36
空气压缩机20S-200A、D3 150 0.87 0.982 40
空气压缩机60A-160、B1 160 0.88 0.98 46
空气压缩机60A-160、B2 160 0.89 0.973 48
1、由于电流减少，变压器的铜损及公司内部的低压损耗都降低。
配电系统电流下降率△Ｉ％＝（1－0.87/0.98）×100％＝11％；
配电系统损耗下降率 △Ｐ％＝(1-0.872/0.982)×100％＝21％
2.该公司B区制冷机、空压机电动机补偿的总容量为780千乏，电流平均总下降518（A）,依据GB/T12497-1997中计算公式，安装电动机补偿装置后，年可节电量＝补偿容量×无功经济当量×年运行时间＝780×0.04×24×300＝224640kWh，节约价值11.2万元，补偿投资费用(包括设备的购置、安装及现场调试)为：6.24万元。(80元/千乏)
七、 结论
文中集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。
作者简介：
唐军（1966-）山东大学热能工程专业 工程师 烟台市能源监测中心监测室主任
贾沛建（1964-）上海交通大学金属材料工程专业 高级工程师 烟台市能源监测中心总工室主任
烟台市能源监测中心 山东省烟台市北马路242号
邮编：264001 电话：0535-6614178 6617082 E-mail:yt-infor@263.net
《无功补偿技术对低压电网功率因数的影响(第3页)》
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5.2、提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。
5.3、降低系统的能耗
补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损 P减少的百分数为：
ΔP%= (1-I22/I12)×100%=（1- COS2φ1/ COS2φ2） × 100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%～45%。
5.4、改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：
△U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；
配电线路：X=（2~4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的
变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的
可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
5.5、三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：
△S
=P/ COSφ1×[（ COSφ 2/ COSφ1）-1]
如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：
（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
6、应用实例：
烟台市能源监测中心于2003年4月24、29、30日对烟台氨纶股份有限公司B区制冷机、空压机电机进行了电机补偿装置的安装调试，从安装后测试结果看，平均降低电流22-51（A），电机功率因数提高到0.98，（见测试结果对比表），减少了公司内部低压电网的消耗，从而达到了节电的目的。
测试结果对比表
设备名称 设备容量（kW） 补前功率因数COSφ1 补后功率因数COSφ2 电流下降△（A）
制冷压缩机LM1-110M、B4 110 0.84 0.98 22
制冷压缩机LM1-200M、B2 220 0.89 0.98 41
制冷压缩机LM1-250MA1、C1 250 0.86 0.98 51
制冷压缩机2DLGS-K2、D2 250 0.89 0.986 49
制冷压缩机2DLGS-K2、D5 250 0.89 0.98 48
空气压缩机20S-200A、D1 150 0.87 0.98 38
空气压缩机20S-200A、D2 150 0.86 0.978 36
空气压缩机20S-200A、D3 150 0.87 0.982 40
空气压缩机60A-160、B1 160 0.88 0.98 46
空气压缩机60A-160、B2 160 0.89 0.973 48
1、由于电流减少，变压器的铜损及公司内部的低压损耗都降低。
配电系统电流下降率△Ｉ％＝（1－0.87/0.98）×100％＝11％；
配电系统损耗下降率 △Ｐ％＝(1-0.872/0.982)×100％＝21％
2.该公司B区制冷机、空压机电动机补偿的总容量为780千乏，电流平均总下降518（A）,依据GB/T12497-1997中计算公式，安装电动机补偿装置后，年可节电量＝补偿容量×无功经济当量×年运行时间＝780×0.04×24×300＝224640kWh，节约价值11.2万元，补偿投资费用(包括设备的购置、安装及现场调试)为：6.24万元。(80元/千乏)
七、 结论
文中集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。
作者简介：
唐军（1966-）山东大学热能工程专业 工程师 烟台市能源监测中心监测室主任
贾沛建（1964-）上海交通大学金属材料工程专业 高级工程师 烟台市能源监测中心总工室主任
烟台市能源监测中心 山东省烟台市北马路242号
邮编：264001 电话：0535-6614178 6617082 E-mail:yt-infor@263.net
《无功补偿技术对低压电网功率因数的影响(第3页)》
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