在電力生產(chǎn)中,，發(fā)電機(jī)輸出的功率有兩種,，即有功功率和無功功率。在交流電能輸送和使用過程中,，用于轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,、熱能、光能等的部分能量叫有功功率,，用于電路內(nèi)電場與磁場交流的部分能量叫無功功率,。在電網(wǎng)運(yùn)行中，因大量非線性負(fù)載的運(yùn)行,，除了要消耗有功功率外,，還要消耗一定的無功功率。負(fù)荷電流在通過線路,、變壓器時,，將會產(chǎn)生電能損耗，功率因數(shù)越低電網(wǎng)所需無功越多,，損耗就越大,。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及家用電器的迅猛發(fā)展，我國電力系統(tǒng)的供電狀況日益緊張,，供需矛盾日益突出,。動力設(shè)備普遍存在著無功消耗大、電能浪費大的問題,，嚴(yán)重制約了各企業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高,。要實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速增長，節(jié)電節(jié)能將是一項必不可少的重要舉措。因此,，應(yīng)采取積極的措施減少無功功率損耗,。

　　1 我校用電方面存在的實際問題

　　分析無功功率的電能損耗形式：主要有兩部分構(gòu)成：一是電力網(wǎng)輸配電線路中升、降變壓器的電抗引起的無功功率,，約占無功總消耗的65%;二是用戶所使用的大量交流感性負(fù)荷和配電線路,、配電變壓器引起的電抗損耗，約占無功損耗的35%,。為了緩解供電矛盾,，供電部門采用獎罰制度來限制無功功率的消耗。

　　我校某教學(xué)樓由于實驗設(shè)備較多,，感性負(fù)載大,，功率因數(shù)低，使電氣設(shè)備得不到充分利用,。經(jīng)過現(xiàn)場實際測試和數(shù)據(jù)統(tǒng)計,，該教學(xué)樓功率因數(shù)只有0.6～0.65，電能利用率低,，造成能源浪費,。為此，我們提出了對該系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)姆桨浮?/p>

　　2 無功補(bǔ)償方式的選擇

　　無功補(bǔ)償是利用電容器產(chǎn)生的超前無功電流和電感性負(fù)載產(chǎn)生的滯后無功電流相互補(bǔ)償,，如果選配合理,，它能達(dá)到方向相反、幅值相等,、互為補(bǔ)償,、對外不產(chǎn)生無功的效果。這樣發(fā),、供,、用電設(shè)備所傳遞的全部是有用功。

　　無功補(bǔ)償主要分高壓集中補(bǔ)償,、低壓分組補(bǔ)償和無功就地補(bǔ)償三種方式,。

　　集中補(bǔ)償方式純?yōu)楣╇姴块T服務(wù)，它是高壓區(qū)域變電站內(nèi),，集中安裝一批高壓電容器,，補(bǔ)償本區(qū)域內(nèi)無功能量，但這種補(bǔ)償方式無法降低各用電單位內(nèi)部的無功損耗,，用電單位自身沒有明顯的節(jié)電效益,。

　　分組補(bǔ)償是用電單位根據(jù)各個負(fù)荷中心而進(jìn)行的局部補(bǔ)償，將電容器組安裝在終端變電所的高壓或低壓線路上,。分組補(bǔ)償能使用電單位內(nèi)部的無功電力被限制在一個小范圍內(nèi),，降低高壓線損和變損，提高用電單位內(nèi)部的供電能力。但分組補(bǔ)償不能對大量的低壓輸配電網(wǎng)進(jìn)行有效的補(bǔ)償,。

　　無功就地補(bǔ)償克服了上述兩種補(bǔ)償方式的缺點,，它是將電容器安裝在感性負(fù)載附近，就地進(jìn)行無功補(bǔ)償,。將無功電流限制在需要的范圍內(nèi),，消除了無功電流在高、低電網(wǎng)上的流動,，是一種較完善的低壓補(bǔ)償方式,。

　　隨著人們對配電網(wǎng)建設(shè)的重視和無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，低壓側(cè)無功補(bǔ)償技術(shù)在配電系統(tǒng)中開始普及,。為了能夠以較少的投入取得較好的補(bǔ)償效果，我們對電網(wǎng)的供電形式進(jìn)行全面細(xì)致地分析,，由于我們所進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)膱鏊?dāng)實驗室開啟時所帶設(shè)備容量較大,、負(fù)荷變化大，針對實際中存在的主要問題,，我們在變壓器低壓側(cè)的輸電線路中,，進(jìn)行電容器固定容量的補(bǔ)償，這樣既可以克服集中固定補(bǔ)償中容量較大時的涌流過大等問題,，并能有效的增大配電線網(wǎng)的供電能力,，節(jié)電效果好。其優(yōu)點是在低負(fù)荷時,，可以相應(yīng)停運(yùn)數(shù)組,，以防過補(bǔ)，投資較為經(jīng)濟(jì),。若只進(jìn)行手工投切,，則需要人工頻繁投、切,。在投,、切不及時或投、切容量不合適時,，也易造成過補(bǔ)或欠補(bǔ)現(xiàn)象,。為此，我們通過多種方案進(jìn)行比較,、篩選,，提出了低壓自動補(bǔ)償和就地補(bǔ)償相結(jié)合的補(bǔ)償方式，選用手動投切及單片機(jī)控制的自動投切相結(jié)合,，以保證系統(tǒng)的

　　最佳運(yùn)行,。

　　3 無功補(bǔ)償方案的實施

　　設(shè)置無功補(bǔ)償電容器是補(bǔ)償無功功率比較傳統(tǒng)的方法，它具有結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)靈活,，調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點,，得到了廣泛應(yīng)用，目前仍是無功補(bǔ)償運(yùn)用最多的手段之一,。

　　在實際應(yīng)用中,，由于電路特性是隨時變化的，為了達(dá)到較好的補(bǔ)償效果,，就必須動態(tài)跟蹤電路特性的變化,，實時監(jiān)測電路中U與I的相位差角，根據(jù)角的大小決定并聯(lián)電容器的值,。

　　我們此項研制的無功補(bǔ)償柜是在配電變壓器380 V側(cè)進(jìn)行就地補(bǔ)償,，微機(jī)控制低壓并聯(lián)電容器柜，根據(jù)用戶功率因數(shù)的波動,，投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,，使功率因數(shù)達(dá)到設(shè)定值，實現(xiàn)無功功率的就地平衡,，對配電網(wǎng)和配電變壓器的降損有一定作用,，也有助于保證負(fù)載的電壓水平。由于線路電壓的波動主要由無功功率變化引起,，但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的,，當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時，無功的投切量可能與實際需求相差甚遠(yuǎn),，由此可加入自動投切部分,。并利用單片機(jī)來作為其控制部件，實現(xiàn)動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償,，由單片機(jī)根據(jù)電網(wǎng)電壓與電流的相位差來控制電力電容器組是否投切,、投切組數(shù)，通過改變投切組數(shù)來改變無功電流大小而達(dá)到改變無功的目的,。對三相電的總功率因數(shù)進(jìn)行檢測并選擇適當(dāng)參數(shù)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償柜的設(shè)計與安裝,，進(jìn)行無功實時補(bǔ)償，其設(shè)計方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

　　整個控制系統(tǒng)由電壓電流采樣單元,、功率因數(shù)及電壓電流檢測單元,、單片機(jī)、鍵盤與顯示單元以及繼電器驅(qū)動單元組成,。在電壓電流采樣單元中裝有多路開關(guān),，可在單片機(jī)的控制作用下分別接通A、B,、c三相經(jīng)互感器傳來的電壓電流信號,。

　　對于無功補(bǔ)償部分,，我們通過測量補(bǔ)償前的功率因數(shù)、負(fù)載容量以及補(bǔ)償后所想要達(dá)到的功率因數(shù)值來適當(dāng)?shù)倪x擇電容及分組投切方式,。經(jīng)過現(xiàn)場實際測試和數(shù)據(jù)統(tǒng)計后,，選用八組數(shù)值不同的電容器及其相應(yīng)繼電器部分來共同構(gòu)成無功補(bǔ)償?shù)氖謩蛹白詣油肚校葜捣謩e由16 kvar到12 kvar不等,，以保證功率因數(shù)得以最大提高,。

　　基本的功率因數(shù)補(bǔ)償電路如圖2所示：

　　電路中的K1～K8在自動動態(tài)補(bǔ)償裝置中可根據(jù)測量數(shù)據(jù)采用手工或自動進(jìn)行分組投切，具體的方法是通過對電壓U和電流的相位檢測來判斷是否并入補(bǔ)償電容器,，并入幾個,，這些都是通過控制裝置自動完成的。

　　傳感器部分將現(xiàn)場的電流,，電壓,，溫度，功率等參數(shù)變成采集傳輸控制器所能識別的信號(一般為0～5 VDC輸入),，以便采集傳輸控制器對其進(jìn)行分析,，計算，根據(jù)分析計算結(jié)果,，發(fā)出相對應(yīng)的控制信息，控制系統(tǒng)正常工作,。

　　4 結(jié)論

　　該系統(tǒng)安裝完成后,，使該教學(xué)樓的功率因數(shù)由原來的60%左右提至98%，節(jié)約了電能,。最終的運(yùn)行良好,，控制精度高，經(jīng)實際測量,，該系統(tǒng)應(yīng)用后可實現(xiàn)節(jié)電12%左右,。