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諧波治理和無功補償的必要性

一 、能源危機

　　能源的開發和控製是一個世界性的課題 ，它直接關係到人類的生存和發展 ，沒有哪一個國家不在奮力尋求解決能源問題的有效方案 。能源的儲量是有限的 ，解決能源問題的重點自然就落到了能源控製和節能上 。無功補償和諧波治理可以有效地節約能源 ，減少用電單位的用電支出 。

　　二 、國情需要

　　在中國 ，對節能降耗控製的需求顯得尤為迫切 ，因為中國正麵臨著長期性的電力短缺和緊張 。日本能源研究所報告指明 ：中國目前的電力缺口是9.93% ，到2010年將劇增至15%。並且 ，中國的電力來源的結構也對未來的電力市場造成了巨大的潛在的威脅 ，安裝無功補償和諧波治理裝置 ，提高電力線路設施的免維護率 ，為中國企業節約電能 ，提高設備出力顯得尤為重要 。

　　三 、政策支持

　　全國供電規則規定 ：無功電力應就地平衡 ，用戶應在提高用電自然功率因數的基礎上 ，設計和安裝無功補償設備 ，並做到隨其負荷和電壓的變動及時投入或切除 ，防止無功電力倒送 。改善企業用電的功率因數(即進行無功功率補償) ，消除企業力率電費是企業節約電能的重要環節 。

　　四 、 企業需求

　　許多企業對無功補償 、諧波治理的節能意義認識不足 ，不知道為什麽要裝 ，僅僅是因為供電部門力調罰款 ，才不得不裝 。客觀地講 ，無功補償及諧波治理確實對供電部門有諸多好處 ，但對企業自身也有許多益處 ：

　　1 、電力部門對各企業的功率因數有規定的標準 ，如果達不到標準 ，要對其進行罰款 ，收取力率電費，功率因數提高後可以消除力率罰款電費 。(電費的構成 ：①.基本電費②.動力電費③.附加電費④.三峽集資電費⑤.力率調整電費)

　　2 、安裝無功補償裝置後電網傳輸的無功功率減少 ，這樣就增加了電網的傳輸有功功率的能力 ，提高了設備利用率 。

　　3 、功率因數提高後 ，線路的總電流下降 ，線路損失和變壓器有功損失會降低 ，可以減少一部分動力電費 。

　　4 、功率因數提高後 ，線路的總電流下降 ，線路的電壓降減小 ，從而改善了電壓質量 。

　　5 、在變壓器出力不夠時 ，安裝無功補償裝置 ，提高功率因數可使變壓器的帶載能力增強 。

　　1 、無功補償的主要作用

　　無功補償的主要作用就是提高功率因數以減少設備容量和功率耗損 、穩定電壓和提高供電質量 ，在長距離輸電中提高係統輸電穩定性和輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功率 。安裝並聯電容器進行無功補償 ，可限製無功補償在電網中傳輸 ，相應減小了線路的電壓損耗 ，提高了配電網的電壓質量 。無功補償應根據分級就地和便於調整電壓的原則進行配置 。集中補償與分散補償相結合 ，以分撒補償為主;高壓補償與低壓補償相結合 ，以低壓補償為主;調壓與降壓相結合;並且與配電網建設改造工程同步規劃 、設計 、施工、同步投運 。 無功補償的主要作用具體體現在 ：①提高電壓質量;②降低電能損耗;③提高發供電設備運行效率;④較少用戶電費支出 。

　　2 、無功補償電容器的特點

　　①無功補償電容器是在工頻交流電壓下長時間運行的容性無功功率供應源 。

　　②無功補償電容器本身的有功功率損耗較小 ，一般約占無功容量的0.3%~0.5% 。

　　③電力電容器安裝簡單 、使用方便 ，維護工作量小 ，一次投資較少 。

　　④由於結構上的特點 ，過高的環境溫度和運行電壓都會影響它的實用性能和壽命 ，甚至造成事故 。

　　⑤電容器的無功出力與電壓平方成正比 。

　　當係統電壓降低而需要更多的無功補償時 ，電力電容器的無功出力恰恰在此時降低 ，顯示出其性能不足的一麵。電力電容器是電力係統無功補償的手段 ，運行中並聯電容器的容性電流抵消感性電流 ，使傳輸元件如變壓器 、線路中的無功功率響應減少 ，因而 ，不僅降低了由於無功的流向而引起的有功損耗 ，還減少了電壓損耗 ，提高了功率因數 。所以采用並聯電容器進行各級電網的無功補償是電力係統最廣泛的應用方法 。

　　3 、合理選擇和應用無功補償電容器

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　　①電容器額定容量的選擇應注意與變壓器容量相匹配 。電容器額定容量過大或過小都難以取得合理的補充效果 。

　　②防止電容器開關頻繁投切 。電容器開關頻繁投切會產生極高的尖峰電流 ，尖峰電流對開關電氣的正常操作危害很大 ，常造成開關電氣的使用壽命縮短或損壞故障的突然發生 。

　　③防止電容器受到諧波諧振的影響 。在電容器接通回路中串聯一個感性電抗器 ，既可以防止產生諧振 ，亦可吸收高次諧波電流 。

　　④選擇新型號產品 。目前國內開發生產的新型電容器 ，無論是技術指標還是結果性能都有了很大提高 。

　　4 、確定無功補償容量

　　無功補償計算的目的是為了合理選擇並聯電容器的容量 。電容器安裝容量的選擇可根據使用目的的不同 、按改善功率因數提高運行電壓和降低線路損失等因數來確定 。

　　①從提高功率因數角度決定補償容量 ，這是最常用的方法 。除公式計算外 ，實踐中亦可以利用查表發獲得每1kW的有功功率 、功率因數 ，改善前後所需補償的容量 。再乘以最大負荷的月平均有功功率 ，即可計算出所需要的無功補償容量 。

　　②從提高線路端電壓角度決定補償容量 。按無功電壓規定 ，以送端潮流功率因數在0.95~0.98為宜 ，一般可達到末端電壓降不大的目的 。

　　③從提高變電站供電能力角度決定補償容量 。

　　5 、用電企業無功補償方法

　　用電企業普遍利用並聯電容器進行無功補償 ，以提高功率因數 ，降低供電線路得電流和降低線損 ，但在實際應用中 ，不同的補償方式補償效果有所差異 。

　　①高壓電容無功補償 。對提高總回路功率因數的效果最為顯著 ，但對企業的節電效果而言 ，不如低壓電網和用電設備的直接補償理想 。

　　②低壓電容集中無功補償 。集中補償分為固定容量補償和自動補償 ，可最大幅度挖掘變壓器額定容量的潛力 ，增大負載能力 。低壓集中補償的缺點是不能解決低壓網絡內部無功電流的流動;補償容量大時投入資金較高 ，在低負荷時還易出現過補 ，造成效率降低;在投切過程中往往由於衝擊湧流較大而易造成設備損壞 。

　　③無功功率就地補償 。無功功率就地補償的方式可以最大限度地降低線路的電流 ，但對於頻繁操作的設備 ，由於瞬間大電流的頻繁衝擊 ，也易造成電容器損壞 。另一方麵 ，由於電容是隨即運行投切 ，其有效利用率也較低 。

　　④低壓分散無功補償 。其優點是投切較為經濟 ，在低負荷時可以相應停運部分補償電容器 ，以防過補 。其缺點是需要人工頻繁投切操作 。在投切不及時或投切容量不對應時 ，也易造成過補償或欠補償 。

　　6、電容器安裝容量倒置的原因

　　電網無功補償布局不合理 ，長期存在電容器安裝容量倒置現象 。110kV變電站理應多裝電容器 ，但普遍存在的實際情況卻是110kV變電站安裝的電容器容量小，不能滿足需要 。220kV及以上電壓等級變電站理應少裝電容器 ，而目前的實際情況卻是安裝的電容器容量往往大於需求 。這就是所謂城鄉電網與區域電網電容器安裝容量倒置現象 。造成這種現象的主要原因有 ：

　　①變電站電容器的設計安裝容量為變壓器容量的10%~30% 。長期沿用的設計思想是區域變電站按變壓器容量的25%左右配置，而城鄉變電站僅按10%~30%配置 。這種設計思想沒有考慮到用戶功率因數較低的實際情況 ，也沒有經過電網無功功率優化配置計算 ，與實際應用效果不符。

　　②區域變電站無功補償投資遠大於城鄉變電站的無功補償投資 ，造成客觀上的電容器安裝容量倒置 。

　　③目前對變電站的無功容量配置 ，缺乏統一的技術標準和統一的協調與管理 。