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无功就地补偿,不可轻视的巨大资源

浏览次数: 日期:2014年5月27日 16:12
我国当前经济运行中存在的突出问题是能源供给不足,能源问题成为制约经济快速健康发展的瓶颈,突出表现为电力供需严重失衡。遗憾的是,我国电力工业向来重视有功负荷、有功电量,轻视无功负荷和无功电量。 大量的无功功率的消耗,不但增加上一级电网补偿的压力,降低电网功率因数,而且也 造成大量的能源浪费。无功也是一种资源,本文通过对无功就地补偿的分析研究,为电力工业和广大用电单位,提供了一个行之有效的解决方案,这不仅仅是提高电网功率因数,节约电能,而且也大大提高用电设备的效率和使用寿命,具有广泛深远的经济效益和社会效益。
[关键词]:无功功率 功率因数 就地补偿
一、引言
2004 年是我国电力最紧缺的一年,全年拉闸限电已达 26 个省。为缓解缺电,新一轮电力建设又拉开了帷幕。据统计, 2003 年投产电站项目规模超过 3000 万千瓦, 2004 年预计超过 4000 万千瓦, 2004年全国在建电力项目装机总容量 1.6 亿千瓦,电力工程建设投资规模将达到 2000 至 3000亿元,另据国家“十一五”电力发展规划, 2010 年我国发电装机容量将达到 6亿千瓦,意味着未来五年每年新增装机容量将达到 3300 万千瓦,巨大的需求推动电力投资热一浪高过一浪。新上发电项目建设固然可以缓解缺电,然而笔者认为并非最好的办法,因为电厂建设涉及土地、安全、环保、技术、资源等众多环节,一哄而上的结果又会对社会经济产生不良影响。原因之一,有限的资源得不到合理利用,会在无序竞争中被白白浪费,加剧我国资源短缺局面;其二,电力建设过热会刺激钢铁、制造等行业的进一步升温,埋下经济过热的隐患;其三,集中开工带来的必然是集中投产,会在几年内形成新的电力过剩状况。电力市场的大起大落,最终会损害所有市场主体的利益。
实际上解决缺电的办法不仅仅是大上新的电厂。从全国电力行业实际出发,科学合理地使用现有发电能力,节约电能,对缓解缺电将会起到重要作用。
二、什么是无功补偿
电网中的电力负荷如电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后,可以提供感性电抗所消耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率,由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿。
三、为什么要进行无功就地补偿
功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中,我们所希望的是功率因数越大越好,如能做到这一点,则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率,以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低,对于电力系统发、供、用电设备的充分利用,有着显著的影响。适当提高用户的功率因数,不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量,而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此,对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说,若能有效的搞好低压补偿,不但可以减轻上一级电网补偿的压力,改善提高用户功率因数,而且能够有效地降低电能损失,减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
四、推广无功就地补偿的意义
当前经济运行中存在的突出问题是能源供给不足,能源问题成为制约经济快速健康发展的瓶颈,突出表现为电力供需严重失衡。全国有26 个缺电省份,电力供需形势极其严峻。遗憾的是,我国电力工业向来重视有功负荷、有功电量,轻视无功负荷和无功电量。一方面是由于长期缺电,满足有功需要都来不及,顾不上无功问题;二是由于认识上的偏差,认为有功电量才是用能源换来的,而无功不是能源;三是认为无功数量不大,或者说只有工业企业有无功,而居民生活用电没有无功问题。四是一些企业和居民对无功补偿的概念不太了解而被忽视,让无功能源白白的浪费,这些不知给电力部门造成多么大的损失和能源浪费。研究表明,由于无功负荷大,功率因数偏低会造成大量有功电能损耗,多消耗无功就会相应地多消耗有功。无功负荷大,功率因数偏低,如果不能就地补偿,就使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用,降低发、输电的能力,损失极大,值得注意。
无功补偿技术适用于电力系统及各行业用电单位。对于电力系统,通过采用无功补偿技术可以降低线损,提高末端电压,保证供电质量;对于用电企业,较大功率的用电设备,采用就地补偿装置可以取得同样的节能效果。我国电力系统每年线路损耗604 万千瓦时,在 1998 年开始的城乡电网改造和建设中,要求降低线损 10%,如果通过无功补偿技术使线损降低 2 %,就可以节省电力 12 亿千瓦时。 如果全国每人每天节约 1度电,一年可节煤 1 亿吨。 而对于用电企业,据统计,全年电动机耗电量为 2900 亿千瓦时,线路损耗按 10%计算,则由此产生的线损约为 290 亿千瓦时,以浙江省为例,如果全省有 35%的电动机采用无功补偿技术,使电动机的平均功率因数由 0.85 提高到 0.95 ,则每年可以降低网损 36.4亿 千瓦时 ,可减少(或相当于增加) 92.8 万 kW/h 装机容量,可节煤 182万吨。如果以台州市为例,有 40% 的电机采用无功就地补偿技术,一年可节电 2.4 亿 千瓦时,可减少(或相当于增加) 4.8 万 kW/h 装机容量,可节煤 9.6 万吨,也就是说,如果全国每一个县市都有40% 的电机使用无功就地补偿技术,即相当于全国每一个县市都增加了一个小发电厂。由此可见,无功补偿节能技术可以为企业带来良好的经济效益和社会效益,电力系统和用电企业若采用此技术,也必将获得良好的收益。
五、电动机无功功率就地补偿
三相异步电动机是企业最常用的电气设备之一,在企业的生产设备中占有相当大的比例。由于它们都是电感性负荷,所以在企业内部的生产运行中,功率因数一般都比较低,需要从电源中吸收大量的无功功率,才能正常工作,给企业造成较大的电压损失和电能损耗。特别是一些老企业,更是普遍存在着大马拉小车,电动机运行功率因数及综合效率很低,损耗大等方面的问题。因此,加强对三相异步电动机的运行管理,提高运行功率因数和综合效率,减少线路损耗是势在必行的。 许多企业一般都是在企业内部配电室里 0.4千伏母线上集中安装一些电容器柜,对变配电系统的无功功率进行补偿,这对于提高企业内部的供电能力,节约变配电损耗都有积极作用。可是,由于企业内部的电动机大都通过低压导线连接,分散在各个生产车间,形成企业内部的输配电网络,因此,大量的无功电流仍然在企业内部的输配电线路中流动,这些无功电流在企业内部所造成的损耗,依然不能解决。
电动机无功功率就地补偿,就是把电动机所需要的无功电流局限在电动机设备的最终端,实现无功功率就地平衡,使得整个变配电网络的功率因数都比较高,有效地减少输配电线路的无功损耗,是一种投资少,见效快的节电措施,仅节约线损这一项,一般在一个月以内就可收回投资。
六、无功就地补偿的推广
浙江省政府三电办早在 1995年第八号文件《积极推广无功就地补偿装置的通知》,针对当时用电高峰时无功补偿不足,损耗大,用电低谷时功率因数过高,电压抬高的问题,要求在浙江省内全面推广分散型小容量异步电动机无功就地补偿装置,并将此项工作作为全省重点推广节电技改项目之一。在该文件中,还明确地将永锦公司生产的永锦牌无功就地补偿器作为唯一的推荐产品。浙江省台州市自1995年起,根据该文件精神,也大力推广永锦公司的无功就地补偿装置,至今已得到较广泛的应用,用户普遍反应使用方便、补偿效果好、成本低、收效快,是一项“ 短、平、快 ” 的节能技术项目。
永锦公司研制的 TBBX型低压无功就地补偿器产品为箱式结构座挂两用,体积小、重量轻、组合性好;核心元件电容器采用锌/铝复合膜卷制而成,自愈能力强,损耗低;经真空处理注入电容器专用蜡,有效地杜绝了渗、漏油现象;内装放电电阻和超温断路器,具有独特的防爆装置,运行安全可靠,可直接并联于低压电网末端感性负载作随机(就地)补偿, 以达到提高功率因素和节能的目的。它能大幅度降低线损(约 25% 以上),合理地选配可使功率因数提高到 0.97 以上。每安装 1 千乏补偿器平均可节电 0.08kWh,节电率达到 8 ~ 12%。使用户直接受益,是集中补偿所不足的,广泛适用于城乡企、事业单位感性负载的无功就地补偿。可为电机、水泵、变压器、制氧机、电焊机、空压机等电气设备降低损耗、提高出力、延长寿命,能从根本上改变电网功率因数,节电效果显著。主要是对额定电压380 V,频率为 50Hz 的交流三相异步电动机进行无功功率就地补偿,特别适合:
1 、农田排灌用电(因线路距离较长);
2 、工厂企业感性负载设备;
3 、轻载或空载运行时间较长的电机(也就是我们通常所说的 “ 大马拉小车 ” 一类的电机,因空载或轻载时无功较高,功率因数低);
4 、高负荷率变压器供电的电机(可减轻变压器的压力);
5 、起动电压不足的电机;
6、当需要系统增容应首先考虑就地补偿(变压器的改动涉及的面较大,包括线路与相关设备,投资较大,而且会影响到生产)。
七、结束语
国家发改委负责人强调,企业要坚持节能优先方针,采取各种节约用电合理用电的有效措施,大幅度提高能源利用效率,并提出 了 十项措施,其中第 六条降低企业内部线损,合理补偿无功。推广无功就地补偿、无功自动补偿和无功动态补偿技术。 《 农村电网建设与改造技术原则 》也强调, 坚持 “ 全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡 ” 及 “集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主;调压与降损相结合,以降损为主” 的原则。
为贯彻“开发与节约能源并举”的方针,根据我国目前电网的线损普遍在 25-30% ,有的甚至高达 40%的状况,这不仅浪费了大量宝贵的电力资源,而且造成线路未端电压偏低,电动机无法起动甚至引起电机烧坏的局面。采用异步电动机无功就地补偿技术提高其功率因素,不仅能有效地节约能源,而且可节约大量的输变电设备出力,提高现有的设备的利用率,同时还可提高供电质量,达到“无功在哪里产生,就在哪里补偿”的目的。
对广大供电企业来说,用户功率因数的高低,直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗,关系到供电线路的电压损失和电压波动,而且关系到节约电能和整个供电区域的供电质量,这是众所周知的道理。提高电力系统的功率因数,已成为电力工业中一个重要课题。无功也是一种资源,进行无功补偿可以达到节能,降低视在功率,提高电压合格率,获得巨大的经济效益。因此,应当引起政府、电力部门和全社会的高度重视。

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