無功自動補償在油田民用低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

【摘要】隨著油田居民生活水平的提高，大型油田居住社區(qū)逐步建立起來，由此油田民用配電系統(tǒng)發(fā)揮著越來越重要的作用，隨之而來的是油田居民用電量的提高。然而，油田居民配電系統(tǒng)多為單相電感性負荷，功率因數(shù)較低、滯后無功功率所占比重較大，由此存在著可觀的節(jié)能潛力。本文基于油田民用低壓配電系統(tǒng)的一系列問題，提出無功自動補償節(jié)能控制方案的應(yīng)用，并詳細介紹了無功補償?shù)脑瓌t以及實施和評價，以期為油田民用低壓配電系統(tǒng)運行的高效性提供思路。

【關(guān)鍵詞】無功自動補償；民用低壓配電系統(tǒng)；應(yīng)用

引言

近年來，隨著油田社區(qū)的相繼建立，周邊樓盤以及商場和辦公樓也逐步建立起來，由此油田用電總量日趨增長。據(jù)資料顯示，油田居民的生活用電以及生產(chǎn)辦公用電占到了油田區(qū)用電總量的30%，進而加大了用電的壓力。由于在油田區(qū)一些建筑場所內(nèi)大多使用單相電感性負荷，其自身的功率因數(shù)相對較低，滯后無功功率所占的比重大，由此可以通過特殊技術(shù)的應(yīng)用來開發(fā)節(jié)能潛力。為了保證功率因數(shù)的提高，同時降低無功功率、保證有功功率的運用，同時保證線路的最低損耗并節(jié)約電能，本文在反復(fù)試驗和深入分析的基礎(chǔ)上，提出了無功自動補償節(jié)能控制裝置的節(jié)能技術(shù)改造方案，以期通過這種方案的應(yīng)用充分改善油田民用低壓配電系統(tǒng)運行效率低下的問題，提高配電系統(tǒng)的利用效率，同時創(chuàng)造更大的經(jīng)濟和社會效益。

1、無功自動補償原則

為了改善油田配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低油田區(qū)電能的消耗，同時改善供電的質(zhì)量，在油田民用低壓配電系統(tǒng)中采用無功補償技術(shù)來提高供電的性能。根據(jù)無功負荷的情況以及分布特點，要按照兼顧總體和局部平衡、分散補償和集中補償相結(jié)合、降損和調(diào)壓相結(jié)合、電力部門和用戶補償相結(jié)合的原則，合理的選擇無功補償?shù)脑O(shè)備和方案，對補償?shù)娜萘孔龊谜{(diào)配，并適時做好跟蹤和調(diào)整，從而盡可能的降低無功功率在傳輸過程中的損耗，充分提升配電設(shè)備的使用效率，保證電能的充分利用。

2、無功自動補償方案

無功自動補償方案可以分為兩種，一種是三相電容自動補償方案，一種是分相電容自動補償方案。

2.1三相電容自動補償

三相電容自動補償適用于三相負載平衡的供配電系統(tǒng)。這種電路系統(tǒng)中，三相回路平衡而且回路里的無功電流是相同的，由此在補償?shù)倪^程中，通過無功功率參數(shù)信號進行調(diào)節(jié)可以取自三相中的任何一相，檢測結(jié)果顯示，三相同時投切可以保證三相電壓的質(zhì)量。而在油田民用建筑中多使用單相負荷，負荷變化的隨機性太大會導(dǎo)致三相負載的不平衡，由于調(diào)節(jié)無功補償?shù)男盘柸∽匀嘀械娜我庖幌?，就會?dǎo)致未檢測的兩相不是補償過多就是不足。如果補償過多，則這相電壓就會相應(yīng)升高，由此會使控制或保護元件等設(shè)備因為過高電壓而受損；如果補償不足，則這相回路的電流會變大，線路及斷路器等設(shè)備會由于電流的增加導(dǎo)致發(fā)熱而受損。由此，在這些情況下，三相無功補償方式不但不能起到節(jié)能的作用，相反會造成資源的消耗和浪費，難以對系統(tǒng)中的無功功率加以有效補償，甚至?xí)﹄娐返倪\行造成嚴(yán)重的危害。

2.2分相電容自動補償

與三相電容自動補償不同，對于三相不平衡以及單相配電系統(tǒng)可以采用分相電容自動補償來加以解決。分相電容自動補償?shù)脑硎峭ㄟ^調(diào)節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的每一相，依據(jù)每相感性負荷的大小和功率因數(shù)的高低進行相應(yīng)的補償，而對于其他相不產(chǎn)生相互之間的影響，由此在補償?shù)倪^程中不會對其他相造成過補償或補償不足的情形。油田民用低壓配電系統(tǒng)多是單相負荷，由此分相電容自動補償多應(yīng)用于油田民用低壓配電系統(tǒng)中。分相電容自動補償裝置的控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊都是采用新型單片機和大規(guī)模集成電路，開關(guān)模塊采用大功率晶閘管，實現(xiàn)電容器組的零電壓投入和零電流切除，無合閘浪涌電流沖擊，無火花和諧波干擾。這一裝置有下列特點：

（1）分相電容自動補償裝置采用數(shù)字化和智能化的控制模式，開關(guān)采用單元無觸點的設(shè)置，由此可以保證控制的精度和運行的準(zhǔn)確性以及有效性。

（2）全自動分相、分級按需補償，由此可以保證補償?shù)挠行裕瑫r可以避免對其他相不必要或補償過多情形的出現(xiàn)。

（3）可以根據(jù)需要靈活設(shè)定過電壓、欠電壓和欠電流延時等參數(shù)，具備較為完善的越限報警功能和過電壓、欠電壓等保護功能，由此可以保證系統(tǒng)運行的安全性。

（4）可以實時進行數(shù)字式測量，得到時效數(shù)字，同時可以顯示出電網(wǎng)中的主要參數(shù)，包括功率因數(shù)、電壓和電流諧波電壓及電流、有功功率及電能還有無功功率及電量等等參數(shù)。

（5）運用自愈式的電容器，使命壽命較長、較為可靠，溫升較小同時無需專門的散熱設(shè)備。

（6）安裝現(xiàn)代通信設(shè)備，可以采集數(shù)據(jù)并實現(xiàn)遠程監(jiān)測，可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)進行管理，提高配電系統(tǒng)的管理和利用效率。

（7）應(yīng)用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計便于系統(tǒng)的維護和升級。

通過分相電容自動補償裝置的特點分析可以看出，這種補償裝置可以自動檢測各相負載的功率因數(shù)，并自動的對各相投入相應(yīng)的電容補償量，由此可以使各相無功功率的使用更充分。這種裝置特別適合使用單相用電負荷而且三相不平衡的用電系統(tǒng)中。

3、分相電容自動補償方案的實施與評價

在油田民用低壓配電系統(tǒng)中通過電容補償來解決感性負荷功率因數(shù)較低的問題是目前設(shè)計中普遍采用的方法。在設(shè)計中通常有兩種做法。第一種做法是通過在配電所設(shè)置集中高壓或者低壓的補償柜，從而在系統(tǒng)的前端進行相應(yīng)的補償，由此可以滿足供電部門對電網(wǎng)功率因數(shù)的要求，但是對各級分支電路不做相應(yīng)補償，由此低壓配電線路中的無功電流相對較大，很難減少配電開關(guān)容量，由此難以保證低壓配電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。另一種做法是對每一用電設(shè)備進行獨立補償，這種獨立補償方式可以針對每一設(shè)備的具體情況作出是否補償?shù)呐袛?，但是對于油田民用建筑來說，補償?shù)某杀据^高，難以保證維修的方便性。目前低壓補償技術(shù)不斷提高，這些民用建筑配電補償多使用分相補償電容，根據(jù)建筑的功能進行區(qū)分，由此可以保證補償裝置的效果。分相補償具有顯著的增容效果，可以解決低壓配電系統(tǒng)長期更大負荷的問題，可以提高用電的效率，降低能源的損耗，保證節(jié)能效果的發(fā)揮。

4、結(jié)語

無功自動補償應(yīng)用到油田民用低壓配電系統(tǒng)中可以保證在用電數(shù)量增多的情況下對配電系統(tǒng)的調(diào)控，保證電能充分被利用，減少電能使用過程中的消耗。這種技術(shù)實用性較強，可以加以廣泛的應(yīng)用，保證供配電系統(tǒng)的完善。

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作者簡介

王軍利（1977-）女 漢族，陜西西安人，助理工程師，主要從事政工工作。