高壓無功補(bǔ)償裝置在廠用電系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用實(shí)例

薄利為　李玉鎮(zhèn)

摘要：由于電廠的廠用母線上所接的負(fù)荷大多是電感性負(fù)荷，電感性元件的運(yùn)行會(huì)很大程度上降低廠用母線的功率因素，增大母線及廠用變壓器的功率損耗，所以在電廠廠用電母線的實(shí)際運(yùn)行中可以通過加裝無功補(bǔ)償裝置來改善功率因素。文章通過計(jì)算加裝高壓無功補(bǔ)償裝置降低了廠用變壓器的損耗，表明無功補(bǔ)償裝置在電廠節(jié)能方面的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：高壓無功補(bǔ)償裝置；降低損耗；廠用電系統(tǒng)；系統(tǒng)節(jié)能；電感性負(fù)荷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM714 文章編號(hào)：1009-2374（2015）29-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.047

1 概述

火力發(fā)電廠的廠用380V母線所接的大多數(shù)設(shè)備是感性負(fù)荷，感性負(fù)載的運(yùn)行需要消耗大量的無功功率，造成廠用380V母線上的功率因素低，由于較低的功率因素會(huì)造成各電纜線路上的電壓損失增大，同時(shí)增大的無功電流也會(huì)造成設(shè)備的損耗和發(fā)熱加劇。為了深入挖掘廠用電系統(tǒng)的節(jié)能潛力，降低廠用電率，以達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，可以通過在廠用汽機(jī)380V 7A、7B段母線上加裝大容量無功補(bǔ)償裝置，以改善母線的運(yùn)行功率因素，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。但是否加裝后能極大地降低有功功率的損耗，提高母線的運(yùn)行電壓，是否具有重大的節(jié)能意義，本文將通過對(duì)茂名廠廠用變壓器7A在加裝前后所提高的功率因素，通過具體的數(shù)值計(jì)算，得到有功功率損耗降低和運(yùn)行電壓改善的具體數(shù)值，以探討加裝高壓無功補(bǔ)償裝置所達(dá)到的節(jié)能效果。

2 SJZ高壓無功補(bǔ)償裝置介紹

SJZ系列三相電壓大容量的自動(dòng)分級(jí)補(bǔ)償裝置是采用最新的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，結(jié)合當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)生產(chǎn)。它采用了分層的補(bǔ)償電壓調(diào)節(jié)技術(shù)，當(dāng)所測(cè)量的電壓偏移，裝置改變初級(jí)繞組的連接方式，提供了電路不同的偏移電壓，從而改變母線電壓與電流的功率因素角，可使得電量的有功損耗減少，用本身不到1%的電耗換取變壓器有功功率損耗減少10%以上，具有良好的節(jié)能效果。該裝置通過接觸器的通斷關(guān)系，確定了五種無功補(bǔ)償關(guān)系。其接線原理圖如圖1所示：

圖1

直通檔：K1—K3接通，Kd1—2、Kh1—2斷開，使一次繞組不接入到網(wǎng)絡(luò)。

降Ⅰ檔：K1接通，K2、K3斷開，一次繞組串聯(lián)連接；Kh1—2接通，Kd1—2斷開，使一次繞組正向接入網(wǎng)絡(luò)。

降Ⅱ檔：K1斷開，K2、K3接通，一次繞組改變成并聯(lián)方式；Kh1—2接通，Kd1—2斷開，使初級(jí)繞組正向接入網(wǎng)絡(luò)。

升Ⅰ檔：K1接通，K2、K3斷開，初級(jí)繞組串聯(lián)連接；Kh1—2斷開，Kd1—2接通，使一次繞組反相接入到網(wǎng)絡(luò)。

升Ⅱ檔：K1斷開，K2、K3接通，初級(jí)繞組并聯(lián)連接；Kh1—2斷開，Kd1—2接通，使一次繞組反相接入到網(wǎng)絡(luò)。

這五種接觸器的通、斷狀態(tài)的切換是根據(jù)輸出電壓的值來進(jìn)行的，當(dāng)輸出電壓的值低于設(shè)定的允許值時(shí)，接觸器的切換使得輸出電壓達(dá)到要求的允許值，接觸器的切換能實(shí)現(xiàn)快速切換。

3 茂名廠高廠變參數(shù)

茂名廠#7機(jī)組兩臺(tái)汽機(jī)變是明珠電氣干式的雙繞組變壓器，兩臺(tái)汽機(jī)變額定容量為1000kVA，變比為6.3/0.4kV，△P=1.572kW，I0%=0.26，Uk%=6.19，Pk=8.88kW。

由變壓器空載試驗(yàn)參數(shù)可知：

W

所以汽機(jī)變阻抗為：

#7機(jī)組單臺(tái)汽機(jī)變的等值阻抗圖可表示如下：

圖2

4 進(jìn)行補(bǔ)償前計(jì)算

茂名廠#7機(jī)組帶300MW正常運(yùn)行時(shí)，7A汽機(jī)變380V母線功率平均為：S=80+j56kVA，由此可以算出正常運(yùn)行時(shí)，7A段母線運(yùn)行的功率因素為。據(jù)此計(jì)算7A汽機(jī)變上的功率損耗，為：

MVA

7A汽機(jī)變的電壓降為：

V

所以在7A汽機(jī)變高壓側(cè)電壓不變的情況下，低壓側(cè)7A段母線的實(shí)際電壓為：

kV

5 進(jìn)行補(bǔ)償后計(jì)算

在7A汽機(jī)變低壓側(cè)兩段母線上加裝高壓無功補(bǔ)償裝置，在運(yùn)行中通過接觸器的通斷狀態(tài)來控制補(bǔ)償量，使得母線的運(yùn)行功率因素達(dá)到0.95，即：，此時(shí)在有功功率不變的情況下，7A段母線上的無功功率為：kVar

同樣其在7A汽機(jī)變上的功率損耗為：

MVA7A

汽機(jī)變的電壓降為：

V

同樣在7A汽機(jī)變高壓側(cè)電壓不變的情況下，補(bǔ)償后低壓側(cè)7A段母線的實(shí)際電壓為：

kV

對(duì)比補(bǔ)償前后對(duì)7A汽機(jī)變損耗功率的大小以及廠用母線電壓的改善可以看出，補(bǔ)償后母線電壓的提高不大，只有幾V，但對(duì)損耗功率的減少效果明顯，變壓器的無功功率的損耗也有較大的降低。其對(duì)比如表1

所示。

6 結(jié)語

對(duì)比補(bǔ)償前后有功功率的損耗，補(bǔ)償后有功功率損耗每小時(shí)降低5kW，故補(bǔ)償后每年能夠節(jié)省能耗，按照每度電0.5元計(jì)算，每年節(jié)省經(jīng)濟(jì)效益21900元，同時(shí)無功功率的損耗也有大幅度的降低，無功的降低將使得廠用變壓器的發(fā)熱減少，同樣也可以降低變壓器的內(nèi)在損耗。本文對(duì)加裝高壓無功補(bǔ)償裝置的效果影響僅僅計(jì)算了對(duì)廠用變壓器有功損耗的影響，但隨著功率因素的提高，廠用母線電壓的改善，其所接的運(yùn)行電機(jī)的運(yùn)行條件同樣有很大的改善，對(duì)電機(jī)等設(shè)備的損耗同樣有所降低，同時(shí)由于無功電流的減少，母線上所接的運(yùn)行負(fù)荷的發(fā)熱量會(huì)大大減少。由此計(jì)算可知，如果廠用電低壓側(cè)加裝無功補(bǔ)償裝置將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外加裝無功補(bǔ)償裝置后，同時(shí)改善了廠用電系統(tǒng)電壓質(zhì)量，減少了無功電流，可以有效減少設(shè)備的發(fā)熱量，延長設(shè)備的使用壽命；同時(shí)提高380V 7A段母線功率因素也可以提高所帶電機(jī)的功率因素和所接低壓廠用變的運(yùn)行功率因素，提高所帶電動(dòng)機(jī)電能的利用率。由于茂名廠#7號(hào)機(jī)組380V級(jí)廠用變壓器較多，達(dá)到了21臺(tái)，其中很多的廠變負(fù)荷較重，功率因素達(dá)不到0.8，如果能在這些廠變母線上加裝高壓無功補(bǔ)償裝置，將母線功率因素補(bǔ)償?shù)?.95，那么整個(gè)低壓廠用電系統(tǒng)的有功功率損耗能得到很大的降低，對(duì)整個(gè)廠用電系統(tǒng)的節(jié)能降耗有積極效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙耀東.就地補(bǔ)償方式的選擇和應(yīng)用[J].山西能源與節(jié)能，2002，26（3）.

[2] 牟旭濤.發(fā)電廠用電系統(tǒng)應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)的研究

[J].節(jié)能，2003，253（8）.

[3] 曹晉利.節(jié)能無功補(bǔ)償裝置在電廠循環(huán)水泵電機(jī)上的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2003，（5）.

[4] 李萬利，古鋒.電壓型無功補(bǔ)償裝置在濟(jì)二電廠的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2006，（S1）.

作者簡(jiǎn)介：薄利為（1981-），男，廣東茂名人，茂名臻能熱電有限公司助理工程師，研究方向：電廠變壓器節(jié)能；李玉鎮(zhèn)（1987-），男，廣東茂名人，茂名臻能熱電有限公司助理工程師，研究方向：電廠變壓器節(jié)能。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）