摘要：在工厂供配电系统的运行管理过程中。我们必须要关注其无功补偿问题。本文主要针对工厂供配电系统展开分析和研究，进一步明确了工厂供配电系统无功补偿问题，提出了相关的对策和措施，希望能够为今后的研究带来参考和借鉴。
关键词：工厂；供配电系统；无功补偿
在工厂供配电系统的分析过程中，重点分析其无功补偿问题，就是希望能够进一步提升工厂供配电系统的无功补偿水平，保证工厂的供配电系统能够更加稳定高效运行，避免出现其他问题。
1、无功补偿概述
工厂中含有大量的感应电动机、变压器等感性设备工作时不仅要从电网中吸收有功功率用于做功，而且还要吸收无功功率建立磁场，这不仅会使工厂配电变压器和输电线路产生额外的附加电能损耗，降低自然功率因数，而且无功功率是影响电压质量的主要因素。因此，加强对感性设备的运行管理，提高功率因数，进行无功补偿是必要的。
1.1无功功率与功率因数
电网输出的功率分为有功功率和无功功率。有功功率是用电设备把电能转变为其他形式的能并利用这些能对外作功；无功功率是指交流电路中存在的感性或容性设备为保证自身正常工作需建立交变磁场或电场而需要的电功率，它不对外做功。
1.2无功补偿原理
在交流电路同一电压作用下，电感电流和电容电流方向相反，相位角相差180°，也就是说感性无功功率与容性无功功率可以互补。由于工厂电力负荷如电动机、变压器等大部分属于感性负荷，若在供配电系统中并联安装电容器等无功补偿设后，可以向感性设备提供一定的无功功率，减少感性设备对电网的无功功率的需求，这就是无功补偿。
1.3无功补偿的目的及意义
无功补偿的主要目的就是提升供配电系统的功率因数，提高功率因数对工厂有如下益处：
（1）减少工厂电费支出
供电公司发出来的电是以视在功率来计算，但却根据用户消耗的有功功率来收费。若工厂从公共电网中吸收过多的无功功率，即功率因数过低，会造成供电公司成本加大。因此供电公司每月向用户计收电费时，若工厂平均功率因数低于规定标准时，要增加一定比例的电费。
（2）改善电压质量
系统的电压损失会随无功功率需求的增加而增加，通过进行无功补偿后，提高功率因数，可改善系统的电压质量，使负载电压更稳定。
（3）降低选择变压器的额定容量
变压器的额定容量是由其二次侧的视在功率决定，对变压器二次侧进行无功补偿后视在功率降低，因此可以选择较小额定容量的变压器，节省投资。
（4）减少电能损失
线路的功率损耗和功率因数的平方成反比。例如，当功率因数由0.6提高到0.9时，线路上的功率损耗可降低55.56%。且无功补偿后，流过变压器绕组中的电流减小，故变压器的损耗也相应减少。
2、无功补偿的效益
2.1提高功率因数
2.1.1基本原理
在交流纯电阻电路中，负载中的电流IR与电压U同相位，纯电感负载中的电流IL滞后于电压90°，而纯电容的电流IC则超前于电压90°，如图所示。可见，电容中的电流与电感中的电流相差180°，它们能够互相抵消。
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电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流I将滞后于电压一个角度φ，如果将并联电容器与负载并联，则电容器的电流IC将抵消一部分电感电流，从而使电感电流IL减小到IL'，总电流从I减小到I'，功率因数将由cosφ提高到cosφ'，这就是并联电容器补偿无功功率提高功率因数的原理。
由于电容器与电感性负载并联安装，所以，当电感性负载吸收能量时，正好并联电容器释放能量。而电感性负荷放出能量时，并联电容器却在吸收能量，能量在两者之间转换。即：电感性负载所吸收的无功功率，可由并联电容器所输出的
2.1.2节省企业电费开支
提高功率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，对用电企业的功率因数规定了最低数值（一般规定基数为cosφ=0.9），低于规定的数值，需要罚款多收电费，高于规定的数值，可奖励相应的减少电费。
供电部门在收取电费时，按照行业标准规定：根据每月的实际功率因数，在高于或低于基数0.9时，按照规定的电价计算出当月的电费后，再按照上表所规定的百分数进行奖惩，增减电费。
无功功率的节能对用户来说，就是最大可能的提高功率因数，减少无功计量，把实际功率因数保持在0.95以上，以降低电费。
2.2改善电压质量
2.2.1电压偏移对用电设备的影响（以感应电动机为例）
感应电动机正常运行时，作用于转子的电磁转矩Me与负载转矩MT相等，从而电机稳定运行。而电磁转矩Me与电压的关系式为：Me=CU2（C为常数），即：Me与电压U的平方成正比。额定运行时，Me=CUN2=MT，现在假设电压下降，U=0.9UN，则对应的Me′=C（0.9UN）2=0.81CUN2=0.81Me。由于此时负载转矩不突变，所以Me′。
2.2.2改善电压质量原理分析
在线路中的电压损失ΔU=（PR+QX）/U，（式中ΔU-线路中的电压损失，P-有功功率，Q-无功功率，U-额定电压，R-线路的总电阻，X-线路感抗），从其表达式可知：若P、R、、X、U不变，Q减小则ΔU下降，可使重负荷下偏低的负荷点电压升高。电力系统的无功负荷主要为大型异步电动机和配电变压器本身所吸收的感性无功QL，它是构成异步电动机绕组的感性线圈和变压器原、副边线圈所消耗的。众所周知，电容与电感线圈在性质上恰好相反，即电容吸收容性无功功率QC，相当于发出感性无功功率QC。如果在负荷侧增设容量为QC的电容，可使负荷点总的感性无功功率变为（QL-QC）。
3、工厂供配电系统的无功补偿
3.1功率因数
功率因数cosφ反应了输出的视存功率被有效利用程度，是衡量电力设备效率高低的一个重要系数，功率因数越低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，供电损耗大，从而降低了电力设备的利用率。所以，在工厂供配电系统中，为了保证电压质量和节能环保，功率因数越大越好。功率因数理论上可以达到最值1，然而在电能的传输过程中，电能损耗是不可避免的，其值与电路的负荷有关，对于具有大量感应电动机、电焊机、气体放电灯等电感性负荷及感性变压器的工厂供配电系统来说，功率因素小于1，为了充分发挥设备潜能，改善设备运行性能、提高其自然功率的情况下，需要增设功率因数补偿设备。
3.2负荷计算及无功补偿
对供配电系统进行无功补偿，首先需要清楚供配电系统中设备和电路的电能负荷，根据负荷量和想达到的功率因数值来计算无功补偿值，进而进行供配电系统的无功补偿。供配电系统负荷计算包括计算负荷和平均负荷：计算负荷是一个假象的持续负荷，等同于同一时间实际变动负荷产生的热效应，作为电器和导体的选择依据；平均负荷是单位时间内实际消耗电能，其作为最大负荷和电能消耗量的计算依据。
4、结束语
综上所述，在工厂供配电系统的运行过程中，无功补偿的问题是非常关键的，只有真正的针对无功补偿问题进行分析，并且明确其应用的方法和措施，才能够让工厂供配电系统的运行更加科学和有效。
参考文献：
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[2]闫景雷,王立江,陶小宝.无功补偿在供配电系统中应用必要性分析[J].科技风,2016,13:93.
论文作者:廖梓良
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/1
标签：功率因数论文; 功率论文; 电压论文; 负荷论文; 工厂论文; 系统论文; 供配电论文; 《电力设备》2017年第18期论文;