工廠供用電系統(tǒng)無功補償技術(shù)與節(jié)電探討

摘要：工廠作為用電大戶，其用電系統(tǒng)的無功補償至關(guān)重要，因為它會影響到工業(yè)企業(yè)自身的用電量，涉及到其用電成本，關(guān)系到工業(yè)企業(yè)自身的經(jīng)濟效益。應(yīng)該努力維護無功功率的逐層次、逐區(qū)域的平衡分配，這樣才能確保電能質(zhì)量。文章以工業(yè)企業(yè)供用電系統(tǒng)為核心，分析了常規(guī)的無功補償技術(shù)、電壓控制技術(shù)及其特征和優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：工業(yè)企業(yè)；工廠；供用電系統(tǒng)；無功補償技術(shù)；節(jié)電；補償模式 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：1009-2374（2015）31-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.048

工業(yè)企業(yè)通常用電量較大，其中的各項用電裝置具有感性負荷，這些設(shè)備在實際運轉(zhuǎn)過程中能夠獲取大規(guī)模的無功功率，這樣就降低了供電系統(tǒng)電壓，功率因素也隨之下降，對應(yīng)的線損問題嚴重，供電質(zhì)量下降。面對這些問題，當前的很多工業(yè)企業(yè)通過在高壓端設(shè)置固定電容器的方法來試圖解決問題，然而這樣容易造成高壓端補償過度或不足，低壓端由于沒有電容器的支持，出現(xiàn)就地補償。就地無功補償技術(shù)能夠處理和解決這些問題。

1 補償模式的正確選擇

通常來說，無功補償被劃分成三個類型，具體包括集中補償、就地補償、分散補償。同其他兩種補償方式相比，集中補償對于電容器容量大小沒有過高要求，而且能夠被充分合理利用，然而集中補償只能有效控制無功負荷，無法實現(xiàn)對變電站、配電站饋線的補償。分散補償對于電容器組的容量相對較高，但是其使用效率也相對較高，具有低成本、高效率的優(yōu)勢。

對于無功補償模式的選擇，要立足于整體，并科學地進行布局分配，分級補償，達到就地平衡。要試著讓兩種補償方式共同發(fā)揮優(yōu)勢功能，例如：集中與分散同步促進，充分發(fā)揮分散補償?shù)慕?jīng)濟優(yōu)勢，高壓、低壓補償有效配合，注重低壓補償功能的發(fā)揮，其中要重點控制線損，從而確保工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟效益，達到節(jié)能降損、提高經(jīng)濟收入的目的。

2 科學確定補償容量

在整個供電系統(tǒng)中，各項電氣設(shè)備以及用戶等都會消耗一定的無功功率，為了有效控制功率消耗，就要控制無功在電網(wǎng)內(nèi)部的流動。最合適的方法就是自用戶一側(cè)入手，增設(shè)無功補償，以此來使用戶負荷的功率因數(shù)獲得提升，這樣就能有效控制各項電氣裝置等的無功功率損耗。

根據(jù)以下公式計算可以得出QC：

Qc=-p（-）

式中：

cos2Φ1——未補償時的功率因數(shù)

cos2Φ2——補償后的功率因數(shù)

3 無功補償設(shè)備的功能

對于無功補償模式，應(yīng)該參照負荷狀態(tài)來進行選擇，決定使用靜態(tài)補償或者動態(tài)補償。當負荷變化趨向于平緩，沒有太大的波動時，適合選擇靜態(tài)補償，因為這樣能夠極大地控制線損，同時能節(jié)約成本。相反，當負荷變化很大時，則適合選擇動態(tài)補償模式，這樣才能有效維護電壓的平衡、穩(wěn)定。

3.1 控制線損

當電壓處于穩(wěn)定、平衡狀態(tài)時，有功功率維持穩(wěn)定狀態(tài)，因為功率因數(shù)會對應(yīng)發(fā)生改變，對應(yīng)可以根據(jù)以下公式求出線損變化率：

1-（cosΦ1/cosΦ2）2×100%

式中：

cosΦ1——未補償時的功率因數(shù)，等于0.59

cosΦ2——補償后的功率因數(shù)，具體值為0.98

對應(yīng)能夠計算得出線損變化率。

選擇動態(tài)補償設(shè)備，可以實行電容器分組別、分類型進行從始至終的補償，確保功率因數(shù)走向一個平衡、穩(wěn)定的區(qū)間，達到有效補償?shù)哪康摹?/p>

3.2 線路、變壓器的增容

近年來，我國電價的定價更加科學，充分考慮到了企業(yè)的利益，參照企業(yè)用電的功率因數(shù)來對電價進行定價，因此，工業(yè)企業(yè)可以通過增設(shè)補償設(shè)備，來全面提升功率因數(shù)，這樣不僅能夠維護自身利益，也能為供電企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟收入。

3.3 提高電壓質(zhì)量

動態(tài)無功補償設(shè)備的配置在很大程度上優(yōu)化并提高了電壓質(zhì)量、電壓平衡問題，能夠為工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)與運營提供穩(wěn)定的服務(wù)，在某種程度上來說，維護了供電系統(tǒng)的安全、高效運轉(zhuǎn)。

4 工廠供電系統(tǒng)無功補償技術(shù)的優(yōu)化選擇

4.1 工廠供用電系統(tǒng)概況

該工廠為大型機械生產(chǎn)加工廠，從當前來看，該機械廠供電系統(tǒng)中所選擇的變壓器容量達到17660kVA，配置了20多臺變壓器，變比大概在0.4～10kV之間，一般的變壓器負載率達到28%～29%，負載最高達到7000kW。

4.2 補償技術(shù)的選擇

4.2.1 高低壓補償有效配合。該工廠的供電系統(tǒng)高壓部分選擇集中補償模式，低壓端則放置未補償。以上補償模式容易導致補償過度或者補償不足的問題，因為二次母線之下的線路得不到補償，容易導致嚴重的線損問題，變電裝置也可能受損。所以要積極進行分級補償，在距離負載教近的地方配置電容器，也就是可以采用高壓端進行集中補償，低壓端實行分散補償，這種高低壓補償相配合的方法能夠有效解除各種弊病，化解問題。

4.2.2 優(yōu)化供電模式。供電方式的選擇對于工業(yè)企業(yè)供用電系統(tǒng)的運行來說十分重要，要極力防止大馬拉小車的問題。因此，對于設(shè)備型號的選擇，要本著預(yù)留余地的原則，防止其高負荷、高載運轉(zhuǎn)過程中，設(shè)備部件遭到損壞或者當載荷降低時，設(shè)備空載的現(xiàn)象，因為前面提到了該工廠變壓器負載率達到28%～29%，這就意味著變壓器裝機容量不應(yīng)太大，因為這樣不僅會增加成本投入，同時也會加劇電能、電量等的不合理消耗，正確的解決方法就是調(diào)換變壓器型號，適當?shù)乜s小其容量。

4.2.3 預(yù)防設(shè)備空載運轉(zhuǎn)。因為其所采用的電動機主要為交流型，其功率因數(shù)在空載、負載過程中分別為0.1～0.3、0.8～0.85?？梢酝ㄟ^將電容器、電動機鏈接起來，從而有效提升電動機功率因數(shù)，從而預(yù)防空載問題，同時也能科學、適度地提升其功率因數(shù)。endprint

4.2.4 優(yōu)化、完善配電裝置。配電裝置自身的質(zhì)量、運行水平等也會直接影響到補償效果，因此，必須及時檢查、核查并維修各類配電裝置，特別是一些計量設(shè)備，例如電流表、電壓表等，要維護其正常運轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)的精準。

4.3 選擇新型無功補償技術(shù)

現(xiàn)代科技的發(fā)展推動了電力技術(shù)的不斷更新，從而出現(xiàn)了一些新型的無功補償技術(shù)，這其中大體涵蓋SVC與SVG，SVC、SVG分別為第二代、第三代無功補償設(shè)備。

SVC一般憑借調(diào)整阻抗性能來對應(yīng)進行無功補償，經(jīng)過多年的研究，SVC已經(jīng)發(fā)展出多種類型，例如TCR晶閘管控制電抗器。其最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在：可以更加快捷、持續(xù)、高效地補償一些不斷變化的負荷，積極控制系統(tǒng)內(nèi)部電壓的不合理變化，同時依托于分相調(diào)整來對應(yīng)優(yōu)化電力系統(tǒng)的三相平衡度。

SVC設(shè)備有效確保了無功補償迅速做出反應(yīng)，其中的缺點為：補償作用的發(fā)揮受系統(tǒng)參數(shù)的干擾，同時也可能造成過多的諧波干擾，這其中就要增設(shè)濾波設(shè)備。

5 補償效果分析

經(jīng)過無功補償技術(shù)的運用，選擇集中、分散補償有效配合的模式，經(jīng)過一段時間的試用，該工廠的線損率明顯下降，用電量也降低，以年為單位計算，該工廠接電達5000小時，減少電費支出8.9萬元。變壓器也能發(fā)揮積極的節(jié)電功效，經(jīng)過補償優(yōu)化后，變壓器在運轉(zhuǎn)過程中，銅損耗率也明顯下降，極大地控制了線損。未經(jīng)過補償優(yōu)化之前，功率因數(shù)相對較低，需要支付更多的電費，經(jīng)過補償優(yōu)化后，有效控制了電費支付額，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

6 結(jié)語

用電系統(tǒng)的無功補償至關(guān)重要，因為它會影響到工業(yè)企業(yè)自身的用電量，涉及到其用電成本，關(guān)系到工業(yè)企業(yè)自身的經(jīng)濟效益。應(yīng)該努力維護無功功率的逐層次、逐區(qū)域的平衡分配，這樣才能確保電能質(zhì)量，控制節(jié)能降損，加大對無功補償技術(shù)的研究力度，使其合理應(yīng)用于用電系統(tǒng)，從而維護用電系統(tǒng)的高水平運轉(zhuǎn)，達到最佳的運行目的。

參考文獻

[1] 牟旭濤，慕志恒，張衛(wèi)星，等.無功補償在發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)中應(yīng)用的研究[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2004，（3）.

[2] 徐宏謀，楊承衛(wèi)，張正華.一種節(jié)能的低壓無功動態(tài)補償方案[J].低壓電器，2004，（3）.

[3] 莊渡.城市公用變壓器臺區(qū)低壓網(wǎng)無功補償方式的探討[J].電力需求側(cè)管理，2004，（4）.

作者簡介：鄧本浩（1981-），男，廣東云浮人，廣東電網(wǎng)有限責任公司江門新會供電局電氣工程師，研究方向：業(yè)擴勘查。

（責任編輯：黃銀芳）endprint