电力用户无功补偿经济效益

电力用户无功补偿经济效益分析摘要：功率因数是电网重要的技术经济指标之一，通过合理的无功补偿，不但可使电网的线损降低，设备利用率提高，电压质量改善，用户也可通过减少电费得到经济效益。该文探讨了无功补偿的技术原则、按功率因数调整电费的计算方法，并用实例说明用户进行无功补偿投资时的经济效益分析方法。关键词：无功补偿；功率因数；经济效益分析大部分用电设备为感性负载，自然功率因数较低，用电设备在消耗有功功率的同时，还需无功功率由电源送往负荷。功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，通过合理采用无功补偿技术，可以减少无功功率在电网中的流动。提高功率因数后可以达到节约电能、降低损耗的目的，同时用户也可以减少电费的支出。我国的电价结构包括基本电费、电能电费和按功率因数调整电费三部分。因此，用户通过合理的无功补偿投资，也能获得较好的经济效益。而目前许多农电用户对提高功率因数的重要性认识不足，造成了电能的损失和浪费。1无功补偿的技术原则无功补偿设备的优化配置原则为：“总体平衡与局部平衡相结合；供电部门补偿与用户补偿相结合；集中补偿与分散补偿相结合，以分散为主；降损与调压相结合，以降损为主。”无功就地平衡示意图如图1所示。图1无功功率就地平衡示意图《电力系统电压无功技术导则》中规定：“3.2电力系统的无功电源与无功负荷，在高峰或低谷时都应采用分（电压）层和分（电）区基本平衡的原则进行配置和运行，并应具有灵活的无功电力调节能力与检修备用。5.7220kV及以下电压等级的变电所中，应根据需要配置无功补偿设备，其容量可按主变压器容量的0.10～0.30确定。在主变压器最大负荷时，其二次侧的功率因数不小于表1中所列数值，或者由电网供给的无功功率与有功功率比值不大于表1中所列数值。表1220kV及以下变电所二次侧功率因数规定值《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》：“第五章无功电源建设与无功配置第二十条变电站应合理配置适当容量的无功补偿装置，并根据计算确定无功补偿装置的容量。35～220kV变电站在主变压器最大负荷时，其一次侧功率因数应不低于0.95；在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。”《国家电网公司农网“十一五”科技发展规划纲要》：“节能降损目标是积极推广应用节能、降损、环保技术、淘汰高耗能变压器。中压综合线损率降到9％以下，低压线损率降到11％及以下。10千伏母线功率因数达到0.95以上的目标。”《电力系统电压和无功电力管理条例》：“第十二条用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数为0.90及以上，其它100kVA（kW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站功率因数为0.85及以上，趸售和农业用电功率因数为0.80及以上。凡功率因数未达到上述规定的新用户，供电局可拒绝接电。”配电系统中无功补偿的方式如图2所示，方式1为变电所的集中补偿，方式2为配电台区的集中补偿，方式3为线路上的无功补偿，方式4为分散补偿。图2配电系统无功补偿方式220kV及以下电网的容性无功补偿设备总容量，可按下式计算录Q恶C乎=1.1艘5Q旗D滴－琴Q愉G剧－妨Q灭R虹－凳Q芬L炕式武中盐Q额C爽—与—拔容性无功补偿团设备总容量；锹Q豪D弟—衡—傻最大自然无功薯负荷；针Q坝G核—顽—牵本网发电机的过无功功率；握Q护R垫—膛—愁主网和邻网输益入的无功功率底；符Q是L扫—网—巾线路和电缆的歉充电功率。聪10(6)k忽V净拉配电线路上宜妈配置高压并联坊电容器，或者盘在配电变压器镇低压侧配置低洽压并联电容器敌。电容器的安窜装容量不宜过惜大，一般约为到线路配电变压供器总容量译的蛇0.0漠5史～脏0.1饶0孔，并且在线路真最小负荷时，金不应向变电所能倒送无功。如宿配置容量过大听，则必须装设润自动投切装置等。变压器的无葬功消耗可按下知式计算串Δ窜Q改T搁=[I酿0妨％翅/10恭0厚＋析V誓K涂％贤/100泪×惩β协2享]S榴e捆式诉中健I授0殖%北—呢—弊变压器空载电槽流的百分数；片V严K开％低—汪—门变压器短路电要压的百分数；羞S昆e牲—佛—俭变压器的额定式容量光，恋kV翼A状；姑β—月—绍变压器的负载代率。储通常补偿容量渣为变压器无功赏消映耗禽倡的坡1.2~1.略4牺倍。耕2染逝功率因数调整不电费的计算方烫法努供电部门在为卸用户确定供电齿方案时，除了掘核准供电容量蚀、确定供电电毕源点、供电电董压等级、计量唉装置的设置、搜计费方式、用找户注入电网的浑谐波分量，以贼及方案有效期碗外，还对功率玉因数给定了一告个最低限值，隆分别挽为赌0.涂9期、陶0.8晓5改、贝0.泛8虾。菜根据国家现行谜电价的规定，倦用户功率因数派分别押以惑0.母9诉、余0.8贺5届、稿0.吩8脖为基础，当功避率因数高过这叮些值时，可按艇比例减少电费歌；当用户用电励的功率因数低裙于这些值时，误要按比例增加嫂当月电费，具丸体计算方法是掠W=(晃1膝＋刷a%)(F蛋1薄＋秀F拾2内)摘式始中草归W焦—天—厉当月电费，元形；绳F奋1朋—分—搬基本电费，姨元药/kV来A浮；危F朱2抢—穴—得电量电费，密元碎/kW势h佳；煎a明%骆—柴—煮功率因数调整炎电费系数。铁当用墓户涂co爽s栽φ莫>0.吨9蜘，碧0.8军5惧，筐0.8鉴0效标准时包，虾a挥%乓为负值，当用字户丧cos粮j过φ吊<0.班9共，刃0.8悔5玉，趟0.8激0放标准时狡，传a每%接为正值，当用瞎户比co滩s底φ谦=0.狱9仓，斩0.8帐5汽，罩0.8筹0壁标准时经，遍a%=述0稿。让魄奖罚标准如宾表灾2策所示。顾表捕2选阀a怀％奖罚标准3应用实例岔某一用户的变孝压器容量廊为翅6.3MV本A色，月用电量崖为锄35×105呈kW婶h尘，平均功率因映数僵为弟0.策8灯。若该用户的考功率因数标准朱为渠0.财8爸，计算该用户托补偿痕到汽0.9爸2减时的经济效益扬。基本电费按颠每败kV畜A以每唉年宰18梯0堡元、电量电费剩按拉0.宗4旷元姨/kW暖h灶计算。补偿装具置游每降kV卫A绘的投资下按鸟6县0其元，资产折旧箩率布为插1萝0另％，无功补偿区设备的有功损丑耗为其额定容丈量责的猎3档%仙。计算过程如致下。竖3.1礼颤计算补偿容量辨补偿图前仙co福s个φ悟才1富=0.百8沾，掏ta妖n玻φ沟条1虫=0.7肥5搏，平均有功功饼率娃为掌P窄1横=350×佣10000/绑30/24单=486改1研（兴k廊W洒），无功功率嚼为毕Q证1仔=P程1候×ta滩n村φ立划1衰=3645羡.7罪5朽（罩kva培r碑）。梯假设补偿电容祥器容量腿为弊xkva费r捏，经补偿后，宴功率因数称为撇co婶s持φ多普2债=0.9昏2脏，节ta房n籍φ毅界2傍=0.4霜2朱6盒，无功功率近为劫Q亚2边=Q穷1黎-修x推，而用户的有桥功功肌率流P饱2羞=P柱1轮+0.03晌x地，于驴是渡ta鹊n铺φ浓映2饼=Q径2哥/P索2裕=0.42会6鲜，解碗得拍x=15闷69泰乞≈需160伶0率（抖kva顾r社）。爱3.2奇罚补偿前用户的态年支出费用复基本电费瑞为眯6.3×10甲00×180狂/10000吵=113股.彻4评（万元）；近电量电费绿为哲350×12仇×0.4=齿168浆0烘（万元）；润用户总支出电轻费泉为受113.4妈+1680孔=179胖3.逮4怒（万元）。担3.3住铸补偿后用户年笼支出费用弟电容器年运行衡时间夏按至800卷0朽小时估算，则垄电量电费胞为坟0.4×16支00×0.0毅3×8000宝/10000璃+168庸0=16丛9怠5物（万元），总工电费贩为联113.4暂+1695浴=180咱8.厌4托（万元）。浊按功率因数调赵整后电费状为勇1808.4顾×(1-0.颗013)=替1784.境9降（万元）；究无功补偿设备拉投资怪为阶1600×6汤0/1000位0=9.净6遗（万元），则帐资产折旧费票为年0.9奖6版万元；懒用户年总支付歌费用而为柏1784.9麦+0.9贯6=17挠85.济9懂（万元）；邪补偿后每年经猛济效益说为利1793.4阁-1785.盟9=7.带5币（万元）。每迫年节约电费穷为焦1793.4于-1784.期9=8.电5晌（万元），投赖资可岭在乖1.叙1突年左右回收。精若该用户的平遥均功率因数其为烦0.8蹄5忽，功率因数标笑准也驱为惩0.8到5优，其它计算条品件不变，计算芦该用户补偿缩到存0.9稼4绞时的经济效益饰，计算过程如瞒下：谨计算补偿量：碧补偿废前困co摔s早φ女1孝=0.8膊5颜，迅ta宣n墨φ腐积1制=0.6那2却，平均有功功界率酒为绵P霜1魔=350酒×10000笋/30/24哭=486供1裳（劳k泊W凳），无功功率岁为区Q葡1炉=P摧1醉×ta誓n匪φ兄管1榴=301互3.8虑2收（性kva决r跌）。挑假设补偿电容番器容量影为穗xkva芦r糊，经补偿后，勉功率因数灾为艰co腥s防φ出烧2赵=0.9猜4雾，跨ta女n织φ造等2洁=0.3捎6浑3淹，无功功率击为锣Q知2烦=Q淹1彼-食x党，而用户的有距功功删率亲P涂2没=P稳1申+0.0仗3针，于物是黄ta芬n誉φ及虽2膨=Q踢2钩/P御2盼=0.3君6样3袋，解枣得铃x=12饭3先5公≈眠120误0践（莲kva降r之）补偿前用户宽年支出费用如嗽上述计算，仍野为鲁1793.帜4愧万元。昆补偿后用户年玩支出费用。电拜容器年运行时驱间钞按巴8000港h敞估算，则电量棕电费怕为叠0.4×12烟00×0.0虽3×8000赵/10000愧+1680丝=169菜1.件5播（万元），总眠电费造为鸡113.4淘+1691挠.5=18摩04.辅9罪（万元）。壶按功率因数调鸦整后电费嘉为瘦1804.9另×(1-0.惕01框1屠）愤=178暮5蓝（万元）；拆无功补偿设备拔投资匹为摄1200×6套0/1000裁0=7.胞2醋（万元），则堂资产折旧费谢为丝0.7络2臣万元；驶用户年总支付飘费用悄为扯1785+艇0.72秩=1785友.爷7都（万元）；悠补偿后每年经蜓济效益济为畅1793.4糟-1785.娱7=7.扭7间（万元）。每若年节约电费问为赶1793.4脉-1785寇=8.刮4讯（万元），投