中小企業(yè)配電室無功功率補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

谷維 陳超山

摘 要：國家電力供應(yīng)，從區(qū)域性供電系統(tǒng)到地方變電站、配電所，小到企業(yè)單位的配電室，都很重視無功功率的補(bǔ)償，提高用電負(fù)荷的功率因數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。本文介紹企業(yè)單位配電室無功功率補(bǔ)償?shù)膶?shí)際情況、具體做法及取得的效益，總結(jié)積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：配電室；無功功率；補(bǔ)償；功率因數(shù)

1 概述

企業(yè)規(guī)模有大小之分，配電室或變電站設(shè)施也參差不齊。有剛更新?lián)Q代的設(shè)施，也有使用了幾十年仍在使用的供電設(shè)備。它們在實(shí)際使用中，都存在同一個問題：那就是無功功率補(bǔ)償不足。國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)，對下屬各級配電部門的無功功率補(bǔ)償有明文規(guī)定，明確要求各級供電部門按功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)管理辦法，實(shí)行供電獎懲收費(fèi)管理。為了鼓勵用戶自行提高其負(fù)荷的功率因數(shù)，水利電力部和國家物價局頒發(fā)了《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》。規(guī)定凡超過功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的用戶，將根據(jù)其實(shí)際功率因數(shù)不同降低電費(fèi)，凡低于功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的用戶，將不同程度增加電費(fèi)，實(shí)際功率因數(shù)越低，增加電費(fèi)的幅度也越大。所以，各級中小企業(yè)，都想盡一切辦法，對配電設(shè)施進(jìn)行改造，根據(jù)自身實(shí)際情況，進(jìn)行無功功率補(bǔ)償：一是提高和改善供電質(zhì)量，可以減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；二是可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受到處罰，減少用戶費(fèi)用的支出。

2 無功功率補(bǔ)償作用

經(jīng)濟(jì)合理地配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備，不但可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，節(jié)省電力建設(shè)投資，而且還能夠調(diào)節(jié)供電系統(tǒng)的電壓、電流等電能指標(biāo)參數(shù)，保障供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。主要有：

（1）改善功率因數(shù)：提高功率因數(shù)可以少送無功功率，多送有功功率，系統(tǒng)線損率也下降了。

（2）穩(wěn)定調(diào)節(jié)電壓：負(fù)載對無功需求的變化，會引起供電點(diǎn)電壓的變化，對這種變化若從電源端進(jìn)行調(diào)節(jié)，會引起一些問題，而補(bǔ)償設(shè)備就起著維持供電電壓在正常范圍內(nèi)的重要作用。

（3）保持負(fù)載的平衡性：電網(wǎng)中出現(xiàn)三相負(fù)載不對稱時，會出現(xiàn)負(fù)序、零序分量，將產(chǎn)生附加損耗，使整流器波紋系數(shù)增加，引起變壓器飽和等，經(jīng)補(bǔ)償設(shè)備就可使不平衡負(fù)載變成平衡負(fù)載了。

3 無功功率補(bǔ)償不足原因

企業(yè)單位配電設(shè)施無功功率補(bǔ)償不足，普遍存在的問題主要有以下幾點(diǎn)：

（1）配電設(shè)施比較陳舊，一些無功功率補(bǔ)償還是依靠人工切換，容易出現(xiàn)欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償。

（2）有些配電設(shè)施，當(dāng)初在規(guī)劃設(shè)計時對企業(yè)發(fā)展估計不足，無功功率補(bǔ)償本身先天不足，即使全部正常投入使用，也無法滿足補(bǔ)償要求。

（3）企業(yè)內(nèi)部用電設(shè)施變化比較大，供電負(fù)荷變化了，沒能通過負(fù)載科學(xué)調(diào)配無功功率、有功功率變化情況。

（4）無功功率補(bǔ)償方式單一，現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)采用比較常見的電容補(bǔ)償作靜止補(bǔ)償裝置。

（5）對無功功率補(bǔ)償沒有引起足夠的重視，很多無功功率補(bǔ)償設(shè)施維護(hù)管理也不到位，不能有效挖掘出節(jié)能降耗的潛能。

4 改善無功功率補(bǔ)償?shù)拇胧?/p>

無功功率補(bǔ)償?shù)脑瓌t：根據(jù)無功功率平衡的特點(diǎn)，無功功率補(bǔ)償設(shè)備配置的原則是就地平衡，做到分層和分區(qū)平衡。分層平衡是指不同電壓層次、電壓等級的電網(wǎng)本身做到無功功率平衡；分區(qū)平衡是指電網(wǎng)的各個區(qū)域無功功率基本平衡。

無功功率補(bǔ)償通常采用的方法有：低壓個別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。無功功率常用的補(bǔ)償裝置有：同步調(diào)相器、靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）、靜止無功發(fā)生器（SVG）等。常用補(bǔ)償設(shè)備形式有：開閉式并聯(lián)電抗器、電容器；同步補(bǔ)償器；多相飽和電抗器（SR）；可控硅控制電抗器（TCR）；可控硅投切電容器（TSC）等。雖然補(bǔ)償方式多種多樣，但總的原則是以移相電容器為主，全面規(guī)劃、合理布局、分散補(bǔ)償、就地平衡、自動控制、集中調(diào)節(jié)。集中調(diào)節(jié)和分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主；調(diào)節(jié)補(bǔ)償和固定補(bǔ)償相結(jié)合，以固定補(bǔ)償為主；高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主。

遵循以上原則，權(quán)衡各種無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)，在低壓端，由斷路器（電磁型交流接觸器）控制的電容器組成的低壓靜態(tài)無功功率補(bǔ)償，在中小企業(yè)正大量使用。具體做法有：

（1）增加就地補(bǔ)償電容柜，根據(jù)生產(chǎn)車間用電負(fù)荷，特別是電感性負(fù)載集中的部門，可在相應(yīng)動力柜旁增加相應(yīng)電容補(bǔ)償柜，就地補(bǔ)償，減少配電室無功功率補(bǔ)償?shù)膲毫Α?/p>

（2）選擇電容器組接線形式：設(shè)置在變電站和配電所中的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置一般都分組安裝。在配電所主要用以改善功率因數(shù)，在變電站主要用以提高電壓和補(bǔ)償變壓器無功損耗。并聯(lián)電容器的接線一般分為△型和Y型（包括雙△或雙Y）?！餍徒泳€的優(yōu)點(diǎn)是不受三相電容器容抗不平衡的影響，可補(bǔ)償不平衡負(fù)載。缺點(diǎn)是當(dāng)電容器發(fā)生短路時，短路電流大，可選用的繼電保護(hù)方式少。Y型接線優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備故障時短路電流較小，繼電保護(hù)構(gòu)成也方便，而且設(shè)備布置也清晰。缺點(diǎn)是對比3n次諧波沒有通路。所以應(yīng)根據(jù)具體情況選用適合的接線形式。

（3）無功補(bǔ)償容量的配置：在額定負(fù)載運(yùn)行的情況下，所配置無功功率補(bǔ)償方法，不能滿足無功功率補(bǔ)償要求時，可以通過科學(xué)計算（比如無功潮流優(yōu)化模型），得出最佳補(bǔ)償容量和配置方案。在現(xiàn)有電容柜基礎(chǔ)上，考慮增加電容容量。當(dāng)然相應(yīng)線路也要隨電流量調(diào)整，以免留下用電安全隱患，保證功率因數(shù)能達(dá)到0.95以上即可。

（4）實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)償：一些有年頭的配電室，還沿襲的電容柜是手動補(bǔ)償，在這種情況下，一定要改成自動補(bǔ)償。國產(chǎn)無功功率補(bǔ)償控制器比較多，以深圳市奧特電器有限公司生產(chǎn)的GZK870I控制器為例。在使用這類控制器時，需要注意：第一，信號與取樣原則。三相380V，任取兩相電壓和余下一相電流，即取樣電流信號的互感器所在相不要與電壓信號同相。單相220V，取樣電流必須與取樣電壓同相，即取樣電流信號的互感器所在相與電壓信號同相。第二，取樣電流必須取自總負(fù)荷電流線，即電流信號互感器必須套于總進(jìn)線柜母線段，不得取自電容屏。第三，同一變壓器配置有多個補(bǔ)償電容柜時，電容柜的取樣電流必須串聯(lián)之后，接在控制回路，絕不能并聯(lián)，否則起不到聯(lián)合控制作用。

（5）監(jiān)督日常維護(hù)管理：并聯(lián)電容器數(shù)量大、可控性差，因此要加強(qiáng)對補(bǔ)償裝置的管理。對所轄區(qū)域配電室的無功功率補(bǔ)償設(shè)施，要維護(hù)到點(diǎn)，巡查到面。

①保障日常巡視：每日至少要巡查一次電容柜，每月要檢查放電回路及放電電阻完好。

②發(fā)現(xiàn)隱患：找出長期運(yùn)行過程中，是否有被燒壞的線路、接觸器或繼電器；電容器有無滲油或鼓肚、內(nèi)部有噪音或外部有火花的現(xiàn)象。

③捕捉變化：觀察無功功率補(bǔ)償屏上電流的變化，假如電流值比日常電流有所降低，可能是電容失效，需要甄別，及時更換，保證時時滿足補(bǔ)償要求。

④責(zé)任承包：如果電容屏比較多，可以考慮將全部電容屏包干到所有值班員工，電容屏的日常維護(hù)責(zé)任到個人。同時跟蹤供電局每月派發(fā)的電費(fèi)單，實(shí)時了解配電室無功功率補(bǔ)償狀況。

（6）重視影響電容器運(yùn)行的因素：首先，運(yùn)行環(huán)境溫度：是保證電容器安全運(yùn)行和達(dá)到正常使用壽命的重要條件之一。一般不應(yīng)超過40℃，溫度過低也對電容器不利，低溫會使電容器介質(zhì)游離電壓下降，若此時投入，會因中心穩(wěn)度升高快，體積膨脹可能引起開裂。其次，電壓波動：電容器的無功功率與電壓平方成正比，因此電壓波動會對電容器產(chǎn)生影響，運(yùn)行電壓應(yīng)不超過電容器額定電壓的10%。最后，高次諧波：現(xiàn)代企業(yè)，自動化程度比較高，電力電子技術(shù)使用普遍，如變頻器、軟起動器、伺服控制器等，造成大量高次諧波進(jìn)入電力網(wǎng)絡(luò)。高次諧波電壓疊加在基波電壓上不僅使電容器的運(yùn)行電壓有效值增大，而且使其峰值電壓增加，致使電容器因過負(fù)荷而發(fā)熱，并可能發(fā)生因局部放電而損壞。

（7）注意維護(hù)安全：在維護(hù)電容屏的過程中，由于電容器脫離電源后有殘余電荷，所以必須有放電設(shè)備，以利于檢修并保證人員的安全。放電設(shè)備須保證在較短時間達(dá)到規(guī)定的殘余電壓標(biāo)準(zhǔn)。所以，在更換接觸器時，一定要使用帶有放電電阻的專用接觸器。電容還有爆炸、噴油、起火等危險情況發(fā)生，要做好防護(hù)措施。

5 結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和持續(xù)增長，電力需求迅速增長， 使供需矛盾日益突出。而要緩解當(dāng)前電力供需矛盾， 除了增加發(fā)電量這一主渠道外，可采用各種節(jié)電措施， 最大限度地利用現(xiàn)有各種電力設(shè)施資源。利用無功功率補(bǔ)償技術(shù)來挖掘現(xiàn)有電力資源潛力， 是一種能夠迅速有效、切實(shí)可行的措施之一， 同時也能夠節(jié)約大量的電力能源。

本人曾主持所在單位的無功功率補(bǔ)償技改。無功功率改造前，功率因數(shù)一直在0.85左右徘徊，改造完成之后，功率因數(shù)穩(wěn)定在0.98以上。公司每月電費(fèi)在50萬元以上，對照國家《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》，以功率因數(shù)0.90標(biāo)準(zhǔn)為例，技改后每月得到獎勵金額，加上改造前受處罰金額，公司每月少交電費(fèi)1.6萬元，還減少了線損，全年電費(fèi)就可節(jié)約二十多萬元。對那些用電大戶而言，反映出的電費(fèi)效益就更為可觀，所以做好企業(yè)供配電無功功率補(bǔ)償，具有較好的節(jié)能降耗效果和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁毓山，徐義斌.無功補(bǔ)償崗位培訓(xùn)教材[M]，中國水利水電出版社，2002（6）.

[2]丁毓山，金開宇.配電網(wǎng)新設(shè)備與新技術(shù)[M]，中國水利水電出版社，2006（7）.