案例名称辽宁本溪山城水泥厂无功补偿Power Factor Compensation in Liaoning Benxi Shancheng Cement Plant 案例摘要本案例是在变电所加装高压无功补偿装置, 在低压配电系统中加装低压补偿装置, 总容量1020千乏，根据用电负荷的变化自动增减无功补偿量投资186万元，年节电303.92万千瓦时，年节电效益155万元，项目简单投资回收期为1.20年形成二氧化碳、二氧化硫和总悬浮颗粒物的减排能力分别为689吨碳/年、22吨/年和17吨/年Abstract: This case is about to install a high-voltage reactive power compensation device at a transform substation, and install a low-voltage compensation device at low-voltage power distribution system with total capacity of 1020 kW to realize automatically increase and decrease of reactive power compensation according to changes of power use load. The project needs 1.86 million RMB yuan of investment. After renovation, it obtains 3039.2 MWh of power saving and 1.55 million RMB yuan of power saving benefits annually. The simple investment payback period is 1.2 years. The capacity to mitigate CO2, SO2 and TSP emission is respectively 689 tc, 22 tons and 17 tons yearly. 案例业主本溪山城水泥厂是本溪市的建材行业重点企业,以水泥为主要产品。
该厂经济效益良好，管理规范，信誉度高案例实施者 辽宁省节能技术发展有限责任公司，详见附录2原系统及耗能情况业主高低压配电系统的无功补偿设备缺损严重, 功率因数很低，无功损耗很大原系统耗能情况详见表1表1 原系统年耗能情况功率因数年工作时间（h/a）年损耗（104kWh/a） 年耗能量（tce/a）0.7765001254.085004案例内容本案例是对高低压配电系统的无功补偿设备进行改造，改造内容为：⑴ 在变电所加装高压无功补偿装置，在低压配电系统中加装低压补偿装置, 总容量1020千乏；⑵ 对系统进行调试、测量和试运行改造工程于2002年4月项目开始实施，同年7月交工验收新系统及耗能情况案例实施后，根据用电负荷的变化，自动增减无功补偿量，稳定地提高了功率因数，降低了无功损耗新系统耗能情况见表2 表2 新系统年耗能情况功率因数年工作时间（h/a）年损耗（104kWh/a） 年耗能量（tce/a）0.936500950.163791节能效果及其确认⑴ 年节能量和年节能效益 案例实施后，年节能量和年节能效益如表3所示。
表3 年节能量和年节能效益原系统年损耗 （104 kWh/a）新系统年损耗 （104 kWh/a）年节电量（104 kWh/a）年节能量（tce/a）电 价（yuan/ kWh）年节电效益（104yuan/a） 1254.08950.16303.9212130.51155.00注：节电率为24.2％⑵ 节能量的确认① 业主与案例实施者双方确认，以改造前的2001年为基准年、2001年的电能损耗和年工作时间为基准值；② 案例实施后，选择1个正常的供电时段，用系统配置的电度表分别计量上级变电站供出的电量和本站用户支路的电量和，上述2个电量之差即为时段无功损耗；③ 用测量的时段无功损耗与基准年的年损耗和年工作时间，折算出年节电量和节电率，节电率达到了合同指标⑶ 寿命期节能量无功补偿装置的寿命按10年计算，寿命期的节电量为3039.2万千瓦时，折12130吨标准煤环境效果 案例实施后，主要大气污染物减排效果详见表4表4 主要大气污染物减排效果年减排量寿命期减排量CO2(tc/a)SO2(t/a)TSP(t/a)CO2(tc)SO2(t)TSP(t)68922176890220170投资情况 ⑴ 合同额：186万元； ⑵ 资金来源：由案例实施者出资，资金自筹； ⑶ 合同类型：节电率保证型，在节电率达到合同指标正常运行满一年后，业主按合同额向案例实施者一次性付清全部合同款； ⑷ 项目简单投资回收期：1.20年。
寿命期业主的收益 案例寿命期业主的收益从表5可见表5 现金流量表 单位：万元年度0123……910项目现金流-186155155155……155155业主现金流0155-31155……155155节能设备案例选用的设备为国内专业厂家生产的常用的电容补偿装置，此类设备技术成熟，可选择性强，具有较大的应用潜力 参考网站： 交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿 在大系统中，无功补偿还用于调整电网的电压，提高电网的稳定性 在小系统中，通过恰当的无功补偿方法还可以调整三相不平衡电流按照wangs定理：在相与相之间跨接的电感或者电容可以在相间转移有功电流因此，对于三相电流不平衡的系统，只要恰当地在各相与相之间以及各相与零线之间接入不同容量的电容器，不但可以将各相的功率因数均补偿至1，而且可以使各相的有功电流达到平衡状态。
二、基本原理 无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率：直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;二是无功功率：不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90度.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90度.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180度.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小, 无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿无功补偿的意义： ⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数 ⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。
因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资 ⑶降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则： cosΦ>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行 电网中常用的无功补偿方式包括： ① 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组； ② 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器； ③ 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等 加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力 确定无功补偿容量时，应注意以下两点： ① 在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的 ② 功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿 就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式： ⑴因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。
⑵有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命 无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：Q≤UΙ0式中：Q---无功补偿容量（kvar）；U---电动机的额定电压（V）；Ι0---电动机空载电流（A）；但是无功就地补偿也有其缺点：⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿其中就地补偿区域最大，效果也好但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职 三、按投切方式分类:1. 延时投切方式 延时投切方式即俗称的"静态"补偿方式延时投切的目的在于防止过于频繁的动作使电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的 延时投切方式用于控制电容器投切的器件可以是投切电容器专用接触器、复合开关或者同步开关（又名选相开关） 投切电容器专用接触器有一组辅助接点串联电阻后与主接点并联。
在投入过程中辅助接点先闭合，与辅助接点串联的电阻使电容器预充电，然后主接点再闭合，于是就限制了电容。