淺談動態(tài)無功自動補償裝置在功率因數(shù)降低企業(yè)中的應(yīng)用

梁翠榕（江門市新會新寶成電氣工程有限公司,廣東　江門　529000）

淺談動態(tài)無功自動補償裝置在功率因數(shù)降低企業(yè)中的應(yīng)用

梁翠榕
（江門市新會新寶成電氣工程有限公司,廣東江門529000）

摘要：在我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中，電氣工程成為了推動社會發(fā)展的主要動力，從本質(zhì)上而言，動態(tài)無功自動補償裝置在創(chuàng)新發(fā)展中得到了廣泛運用，不僅運用到普通工業(yè)與民用、汽車企業(yè)、鋼鐵企業(yè)，造船企業(yè)等諸多企業(yè)的發(fā)展運行中，功率因數(shù)低是其共同的特點，需要將動態(tài)無功自動補償裝置進(jìn)行應(yīng)用，才能從根本上解決企業(yè)功率因數(shù)低的問題。筆者結(jié)合企業(yè)的實際情況，提出了幾種方案設(shè)計，在將功率因數(shù)進(jìn)行提高之后，也在一定程度上減少了輸配電系統(tǒng)的電能損耗，保證了我國電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性，對企業(yè)節(jié)約了電能，也改善了用電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：無功功率裝置；功率因數(shù)；投切器；濾波器

1　現(xiàn)階段企業(yè)功率因數(shù)降低的因素分析及不良影響

在企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中，功率因數(shù)過低會影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。用電設(shè)備按功率因數(shù)分為三類：電阻性負(fù)荷、電感性負(fù)荷、電容性負(fù)荷。而在我國大量的電力負(fù)荷是電感性負(fù)荷，使得用電單位功率因數(shù)小于1，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，企業(yè)消耗無功功率中異步電動機(jī)占70%、變壓器占20%、線路占10%，因此功率因數(shù)低，將帶來不良的影響：

（1）發(fā)電機(jī)和變壓器輸出的有功功率降低使設(shè)備容量不能充分使用。

（2）使變壓器、輸電線路的功率和電能損耗增大。

（3）功率因數(shù)愈低線路的電壓降愈大，使得用電設(shè)備的運行條件惡化。

2　低壓無功自動補償裝置的原理、意義、補償方式

2.1無功補償?shù)幕驹?/p>

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率，二是無功功率。直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，熱能，化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率；不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱為無功功率，如電磁元件建立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能。電流在電感元件中作功時，電流滯后于電壓90°，而電流在電容元件中作功時，電流超前電壓90°。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180°，如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小。

2.2無功補償?shù)囊饬x

（1）在變壓器、發(fā)電機(jī)容量不變情況下，補償無功功率，可以增加有功功率。

（2）在用電負(fù)荷容量不變的情況下，補償無功功率，可以減少發(fā)電機(jī)、變壓器的設(shè)計容量，減少投資。

（3）降低線損。由公式ΔP%=（1-cosΦ2/cosΦ1）×100%得出其中cosΦ2為補償后的功率因數(shù)，cosΦ1為補償前的功率因數(shù)，則：cosΦ2＞cosΦ1，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，減少設(shè)計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實施無功補償勢在必行。

2.3無功補償?shù)姆绞?/p>

電力電容器無功補償?shù)脑瓌t：高壓部分的負(fù)荷由高壓電力電容器來補償，低壓部分的負(fù)荷由低壓電力電容器來補償。電力電容器無功補償分為：

集中補償：是在配電站高壓母線上安裝并聯(lián)高壓電容器組或者在變壓器低壓母線上安裝并聯(lián)低壓電容器組。

分散補償：就是車間總電柜安裝償電容器組。

就地補償：就是在動機(jī)負(fù)荷側(cè)安并聯(lián)電容器。

3　案例分析

我設(shè)計并施工過的1單位案例，以生產(chǎn)旺季滿負(fù)荷，功率因素為0.7，沒能達(dá)到供電部門的基本考核0.9，因功率因數(shù)低每個月調(diào)整電費為5000元。

3.1廠供電情況的概述

廠供電是400KVA變壓器，電房安裝了160千乏電容補償柜。工廠所使用的用電設(shè)備基多是感性負(fù)荷，像起重/輸送設(shè)備共100KW、金屬切削設(shè)備共200KW、沖壓液壓設(shè)備共143KW、焊機(jī)（有單相和三相）共210KW、吊扇（單相）共150KW，烘爐120KW等。尤其是焊機(jī)以及沖壓設(shè)備，工作的時間比較短負(fù)載波動大，單相負(fù)荷也較多存在三相不平衡現(xiàn)象。

工廠內(nèi)原有的電容補償柜是靜態(tài)補償，是CJ20接觸器作電容器投切開關(guān)，接觸器適用于三相固定投切，負(fù)荷變化不大的負(fù)荷，投切間隔時間慢，吸合或釋放聲響，經(jīng)檢測有1組電容器損壞，1接觸器燒了。

3.2問題解決措施、無功自動補償容量確定、元件選擇

（1）對于原有電容柜是靜態(tài)補償反應(yīng)比較慢，不合負(fù)載波動大需要快速，單相負(fù)荷較多三相不平負(fù)荷，為從根本上解決功率因數(shù)低這一問題，方法是重新設(shè)計，安裝一個動態(tài)無功電容自動補償柜并聯(lián)在電房變壓器低壓母排上，實施單相分補+三相共補相結(jié)合措施對負(fù)荷進(jìn)行動態(tài)無功自動補償，從根本上提高功率因數(shù)來解決問題。采用在電房低壓母線上并聯(lián)電容柜行集中補償，這種補償方式的優(yōu)點不僅可以提高功率因數(shù)，還提高了變壓器的輸出功率和二次測電壓。除此之外，其安裝費用較低，并且運行安全、可靠。

（2）無功補償電容器容量的確定，采用功率因數(shù)法，對電容器的補償容量進(jìn)行計算。工程在補償前功率因數(shù)為0.7，補償后功率因數(shù)達(dá)到0.92，以最大負(fù)荷月的用電量89000KW/月，負(fù)荷為370KW，在根據(jù)《10KV配電工程設(shè)計手冊》[5]中查表，每千瓦的負(fù)荷所需要補償?shù)碾娙萑萘繛?.6，因此，經(jīng)過計算電容器組容量222千乏，電容器組補償總量確定為220千乏。

（3）電容柜筆者所選用元件主要是公司產(chǎn)品：

1）無功智能動態(tài)補償控制器DFJDG2000/D-39型1個。

2）復(fù)合開關(guān)：DFFK-3x10-Y(單相)1個、DFFK-20/30-S（三相）9個。

產(chǎn)品優(yōu)點是接到控制器的控制信號后，通過邏輯判斷，自動尋找最佳投入（切除）點；保證過零投切，無涌流。

3）電力電容濾波器：DFFX-0110個。

4）電容器：HBK 0.45-20-K/T8個，HBK 0.45-30-K/T1個，HBK0.25-3x10-K/Y n1個外購產(chǎn)品。

動態(tài)無功自動補償裝置柜是由公司車間生產(chǎn)，到現(xiàn)場進(jìn)行改造，投運后效果很好，運行穩(wěn)定，至今天已有2年。

3.3補償前后狀況比較

（1）補償前狀況

1）變壓器、供電電纜發(fā)熱，損耗大，帶負(fù)荷能力降低；

2）離電房較遠(yuǎn)的地方電壓低，設(shè)備運行不穩(wěn)定；

3）響應(yīng)時間慢；

4）功率因數(shù)0.6～0.7，引起無功罰款。

（2）補償后效果

1）降低變壓器、供電電纜發(fā)熱，降低設(shè)備發(fā)熱損耗，提高使用效率；

2）響應(yīng)時間快，過零投切，設(shè)備運行穩(wěn)定；3）響應(yīng)時間快；

4）系統(tǒng)功率因數(shù)≥0.95，避免無功罰款。

4　結(jié)語

在我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中，企業(yè)功率因素成為了當(dāng)前最為主要的內(nèi)容，本文主要介紹了功率因數(shù)降低的主要原因，并且在無功功率的補償裝置的原理與優(yōu)點中，結(jié)合筆者所在企業(yè)的實際情況，對案例企業(yè)功率因數(shù)降低的措施進(jìn)行闡述，并從根本上減低了無功功率的消耗，提高了功率因數(shù)，為企業(yè)的發(fā)展節(jié)約了大量的資金，改善了供電質(zhì)量，提高了變壓器帶負(fù)荷的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]靳建峰,翁利民,王毅,劉忠菁,霍小江.正弦曲線擬合積算法在動態(tài)無功補償裝置中的應(yīng)用[J].電力電容器,2007(06):1-5.

[3]周俊宇.變電站10kV動態(tài)無功補償裝置的研究[J].低壓電器,2008(21):45-47.

[4]朱恩平.TSC動態(tài)無功功率補償裝置的設(shè)計[J].電氣制造,2011(08):54-55+58.

[5]張劉春,韓如成,張守玉.無功補償裝置的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報,2004(01):30-33+39.