淺析無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

潘麗榮 韓桂萍

摘 要：介紹無功補(bǔ)償?shù)囊饬x，無功補(bǔ)償?shù)脑怼⒏拍罴跋嚓P(guān)知識(shí)，結(jié)合我廠實(shí)際情況淺析無功補(bǔ)償在高、低壓配電系統(tǒng)中的重要性及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：低壓無功補(bǔ)償；并聯(lián)電容器；功率因數(shù)

1 無功功率的產(chǎn)生及定義

交流電路中，由于感性或容性負(fù)載的存在，故建立電感的磁場或電容的電場都需要電源多提供一部分不做機(jī)械功的功率，稱為無功功率。無功功率把電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量，其不直接消耗電能，這也是各種電氣設(shè)備能夠做功的必要條件，并且使這種能量在電網(wǎng)中進(jìn)行周期性的轉(zhuǎn)換。電流在電容元件中做功時(shí)，電流是超前電壓90°的，在同一電路工作中，電感產(chǎn)生電流與電容產(chǎn)生電流的方向是相反的，并且相差180°。

2 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

一般大型企業(yè)采用大量用電設(shè)備，包括電感電動(dòng)機(jī)、變壓器等。供電系統(tǒng)中既包括有功功率，又包括無功功率，使發(fā)電設(shè)備和輸電設(shè)備不能發(fā)揮充分作用，并增加輸電線路的功率損耗和電壓損失，故提高用戶的功率因數(shù)有如下益處。①提高電力系統(tǒng)的供電能力；②減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量；③降低網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗。

3 無功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

為了提高功率因數(shù)，要盡可能的減少電力系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備所消耗的無功功率。特別是減少負(fù)荷，減少設(shè)備從電網(wǎng)中取用的無功功率，使電網(wǎng)在輸送有功功率時(shí)，少輸送或不輸送無功功率。

3.1 選擇正確電氣設(shè)備 ①選擇間隔小，電阻小的電氣設(shè)備。如選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)盡量選擇鼠籠式電動(dòng)機(jī)等。②選用設(shè)備時(shí)，盡量避免輕載運(yùn)行。如選用電動(dòng)機(jī)、變壓器時(shí)，應(yīng)盡量選擇容量合適的型號(hào)。

3.2 合理運(yùn)行電氣設(shè)備 ①電動(dòng)機(jī)、變壓器杜絕輕載運(yùn)行。針對(duì)負(fù)荷小于40%額定功率的電動(dòng)機(jī)，在滿足其啟動(dòng)條件和穩(wěn)定工作等硬性條件下，可以更換小容量的電動(dòng)機(jī)，或者將電動(dòng)機(jī)接線采用星型接法。針對(duì)平均負(fù)荷小于30%的變壓器，可以更換成小容量的變壓器，或者調(diào)整參數(shù)負(fù)荷。②嚴(yán)格按照調(diào)度制度，合理安排生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，控制設(shè)備空載運(yùn)行。③提高設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和檢修質(zhì)量，確保電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，符合電磁特性負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù) 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)的做法是采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備來就地補(bǔ)償用電設(shè)備所需要的無功功率，以減少線路中的無功輸送。

3.4 并聯(lián)電力電容器組提高功率因數(shù)

3.4.1 電容器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?在國內(nèi)的大型企業(yè)中，大部分是電感性和電阻性的負(fù)載。因此總的電流將滯后電壓一個(gè)角度φ。如果裝設(shè)電容器，并與負(fù)載并聯(lián)，則電容器的電流C將抵消一部分電感電流L，從而使無功電流L減小到′L，總的電流由減小到′，功率因數(shù)則由cosφ提高到cosφ′，如果電容器容量選擇得當(dāng)，可使φ減小到0而cosφ提高到1，這就是并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟怼?/p>

3.4.2 無功補(bǔ)償區(qū) 在供電系統(tǒng)中為提高功率因數(shù)，通常采用將電力電容器組并聯(lián)或者運(yùn)用其他無功補(bǔ)償裝置。這樣就需要考慮電力電容器組裝設(shè)的地點(diǎn)，不同的裝設(shè)地點(diǎn)，得到的無功補(bǔ)償區(qū)及其取得的補(bǔ)償效益是不同的。對(duì)于用戶供電系統(tǒng)，電力電容器組的設(shè)置有高壓集中補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償和就地補(bǔ)償三種方式。

①高壓集中補(bǔ)償方式。優(yōu)點(diǎn)：采用高壓集中補(bǔ)償?shù)某跗?，投資要求較低。6～10kV母線上產(chǎn)生的無功功率其曲線變化比較平穩(wěn)，便于運(yùn)行管理和調(diào)節(jié)，而且利用率較高，可提高企業(yè)供電系統(tǒng)的變壓器的負(fù)荷能力。缺點(diǎn)：高壓集中補(bǔ)償方式對(duì)環(huán)境要求較高，需要設(shè)有專門的電容器室，并且通風(fēng)好，室內(nèi)溫度適宜，并要求有可靠的放電設(shè)備。但是其經(jīng)濟(jì)效果較差，因?yàn)橹荒軌蜓a(bǔ)償6～10kV電源方向上產(chǎn)生的無功功率和所有向該母線供電的線路上的無功功率，而對(duì)于負(fù)荷方向的電網(wǎng)并沒有無功補(bǔ)償效果。高壓集中補(bǔ)償雖然對(duì)本企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益較差，但從整體上完善了地區(qū)電網(wǎng)，提高了區(qū)域大電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以至今仍是城市及大中型工礦企業(yè)采用的主要無功補(bǔ)償方式。

②低壓成組補(bǔ)償方式。優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償區(qū)域大于高壓集中補(bǔ)償區(qū)域，使用用戶能夠獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。而且投資小，通常安裝在低壓配電室，平時(shí)運(yùn)行維護(hù)和管理方便安全。

③分散就地補(bǔ)償方式。優(yōu)點(diǎn)：這種方式是將電容器組分別裝設(shè)在各組用電設(shè)備上，或安裝在單獨(dú)的大容量電動(dòng)機(jī)處。與用電設(shè)備要同時(shí)啟動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行，但不能共用一套控制系統(tǒng)。

4 我廠現(xiàn)有的無功補(bǔ)償措施及建議

4.1 我廠現(xiàn)在采用的是高壓集中補(bǔ)償和低壓成組補(bǔ)償

從效果來看，高壓集中補(bǔ)償采用了高壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，可根據(jù)控制器對(duì)系統(tǒng)無功的采樣，自動(dòng)分組投切電容器組，使月平均功率因數(shù)穩(wěn)定在0.95以上，無功自動(dòng)投切成套裝置每套容量為2200 kVar，每組容量分別為450 kVar、750 kVar、1000 kVar，可實(shí)現(xiàn)459、750、1000、1200、1450、1750、2000 kVar，七級(jí)投切?？蓪?shí)時(shí)顯示系統(tǒng)電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)?？稍诤笈_(tái)控制計(jì)算機(jī)顯示電容器投切及切除情況，引入控制信號(hào)于接點(diǎn)電容器進(jìn)行投切控制。在外部故障或停電時(shí)自動(dòng)退出，送點(diǎn)后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。

低壓成組補(bǔ)償采用ABB、西門子無功自動(dòng)補(bǔ)償柜，可實(shí)現(xiàn)50、100、150、200、250、300kVar六級(jí)補(bǔ)償。通過對(duì)母排功率因數(shù)的采樣、微電腦計(jì)算，控制接觸器接通電容數(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)比較精確地補(bǔ)償。

4.2 建議：我廠的一些單臺(tái)高壓電機(jī)，建議加設(shè)就地補(bǔ)償裝置

4.2.1 原因：由于變電所的高壓集中補(bǔ)償，只補(bǔ)償6000母排至電網(wǎng)段，而電機(jī)至母排段并未得到補(bǔ)償，由于高壓電機(jī)的電纜距離比較長，這樣在電纜上的損耗就比較大，而且增加了線路上的壓降，使電機(jī)兩端的電壓降低。對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低10%，轉(zhuǎn)矩則降低到81%，使電動(dòng)機(jī)難以帶負(fù)荷啟動(dòng)，而且影響電機(jī)的使用壽命。

4.2.2 優(yōu)缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、有助于保證電機(jī)轉(zhuǎn)矩、提高電機(jī)適用壽命；②缺點(diǎn)：投資較大、增加了維護(hù)和檢修負(fù)擔(dān)。

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