工廠供電系統(tǒng)無功補償問題分析

劉波

摘要：工廠用電設(shè)備往往較多，且主要以電感性設(shè)備居多，因此在日常生產(chǎn)中勢必會造成大量的無功功率，嚴重影響正常供電系統(tǒng)平衡，降低供電水平。故有必要對工廠供電系統(tǒng)進行無功補償，提升供電質(zhì)量。本文就無功補償技術(shù)應(yīng)用價值進行分析，并就常見無功補償辦法展開討論。

關(guān)鍵詞：工廠供電;無功補償;系統(tǒng)

引言

工廠負荷功率因數(shù)大小直接關(guān)系到供電系統(tǒng)運行質(zhì)量，提升負荷功率因數(shù)不但可以有效降低線路損耗，同時可以進一步提升線路供電電壓穩(wěn)定性，對于節(jié)能降耗等方面也具有非常重要的意義。此外，我國約有百分之七十左右的電力能源用于工廠生產(chǎn)中，因此對于工廠供電系統(tǒng)采用必要的無功補償意義重大。依據(jù)國家相關(guān)管理規(guī)定，對于工業(yè)供電功率因數(shù)應(yīng)當(dāng)不低于0.95，其它單位用電也需要達到0.9以上，但凡符合相關(guān)標準的企業(yè)均應(yīng)當(dāng)采取必要的措施進行無功補償。

1.無功補償意義分析

實際對于純電阻電路以及純電容電路做功時，電流的做功形式是不同的。通常將純電阻電路做功稱為有功功率，而對于純電容等一類電路做功則為無功功率。實際用電線路中往往搭載了形式多樣的負載，一些為感性負載、一些為電阻性負載而有一些則是容性負載，因此可能存在電能沒有做功情況。如若電能未能做功，則相應(yīng)的功率勢必比較低，此時采取必要的無功補償則可以有效提升電能利用率。對于工廠負載，大多數(shù)為感性負載形式存在，因此往往需要依托容性負載來進行一定的無功補償。而采用補償電容器是目前應(yīng)用最為廣泛，效益最優(yōu)化的無功補償模式。

2.無功補償措施探討

2.1電容器補償

當(dāng)下大多數(shù)工廠選擇電容器進行無功補償，電力電容器又稱移相電容或者靜電電容，因此可以采用靜電電容器的方式安裝于工廠的供電線路中，這樣可以有效降低線路前端的無功電流。采用該方案實際投入成本較低，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定性較高，可操作性較強。常見的電容器補償又分為低壓分組補償、個別補償以及高壓集中補償三種。低壓分組補償?shù)姆绞街饕窃诠S的變配電室安裝電容器進行補償，起到補償無功功率，提高電能質(zhì)量，降低損耗的作用。該補償方式多見于低壓開關(guān)以及保護設(shè)備等環(huán)境中，投入成本較低，工作可靠性較高。個別補償方式也稱隨機補償，實質(zhì)就是將電容器與電動機直聯(lián)，此外開關(guān)設(shè)備與電動機為同一套。需要注意，采用該方式進行補償時不能隨意調(diào)動電容器的位置，且不適宜安裝在高次諧波較多的線路中，因此安裝時存在一定的難度;高壓集中的補償方式，主要是將電容器設(shè)備安裝在變壓器的母線上，操作相對簡單且穩(wěn)定性較好。但使用該方式只能將電容器安裝于總降壓變電所中，因此只是對變電所前端電力網(wǎng)的無功功率進行削弱，也只是對該變電所的供電質(zhì)量進行改善，而無法很好的彌補到工廠中的無功功率，因此該方案的可行性不高，經(jīng)濟性較低。

2.2基于同步補償器進行補償

同步補償器又稱同步調(diào)相機，主要是處于空載運行狀態(tài)的同步電機在過勵磁運行工況下，將無功功率補給電力系統(tǒng)，而對于欠勵磁運行工況下則會向電力系統(tǒng)吸納無功功率?；谠摲绞揭欢ǔ潭壬峡梢詫S供電網(wǎng)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，但實際該技術(shù)的實現(xiàn)相對復(fù)雜，投入成本較高，因此常用于規(guī)模較大的電網(wǎng)系統(tǒng)，而對于工廠等中小型電網(wǎng)系統(tǒng)則非常少用。

2.3提升功率因數(shù)

科學(xué)選擇電動機。滿載運行工況下可以大幅提升設(shè)備的功率因素，因此在對電動機進行選擇時應(yīng)當(dāng)依據(jù)現(xiàn)場實際需要盡可能保證設(shè)備運行時各項指標均能達到滿載運行工況。當(dāng)下異步電動機的結(jié)構(gòu)與形式相對復(fù)雜，且工廠應(yīng)用環(huán)境也有著明顯的不同，因此對電機設(shè)備進行選型時，應(yīng)當(dāng)充分考量相關(guān)電氣參數(shù)以及機械性能指標，盡量選擇封閉式電機，由于工廠所用電機負荷經(jīng)常處于較低的運行狀態(tài)，因此可以盡量選擇容量相對較低的電機設(shè)備。

變壓器設(shè)備的選型。據(jù)不完全統(tǒng)計，實際變壓器所消耗的無功功率在整個電力系統(tǒng)的總的無功功率的四分之一以上，此外對于處于空載運行工況下的變壓器設(shè)備其無功功率可以達到全部無功功率的五分之四左右。因此對于工廠而言應(yīng)當(dāng)慎重選擇合適的變壓器設(shè)備、對變壓器容量進行仔細計算，確保所選變壓器均可以達到最優(yōu)工作狀態(tài)。

3.無功補償常見問題分析

3.1諧波抑制問題

電容補償?shù)姆绞诫m熱可以起到一定的抗諧波效果，但也同時也可能對諧波的副作用進行放大，所以務(wù)必采取有效措施抑制諧波。目前應(yīng)用較為普遍的措施包括：第一，將變流器的供電電壓與脈動數(shù)拉升，從而降低低頻次的諧波，將多個變流設(shè)備連接在同一條母線上;第二，安置專門的微機消諧裝置;第三，在換流設(shè)備周邊加裝濾波裝置;第四，通過串聯(lián)抑波電抗器的方式，對于較為容易遭受諧波干擾的電容裝置進行一定的防護。

3.2現(xiàn)場運維管理問題

實際當(dāng)工廠供電系統(tǒng)電壓值較低或者功率因數(shù)不夠，此時應(yīng)當(dāng)在線路中額外并入電容器裝置，現(xiàn)場運維人員應(yīng)當(dāng)對電壓、電流等參數(shù)變化情況進行實時監(jiān)測，此外還應(yīng)當(dāng)現(xiàn)場檢查設(shè)備外殼是否存在鼓包或者漏油等情況，聆聽是否存在放電聲響以及放電痕跡，線路接頭位置是否有發(fā)熱情況，放電設(shè)備是否完好，指示燈指示是否正常等等。如若存在異樣情況，現(xiàn)場運維人員應(yīng)當(dāng)立即隔離電容器。在操作前需要從現(xiàn)場設(shè)備指示以及燈光情況觀察整個放電回路是否運行正常。待徹底隔離設(shè)備后，應(yīng)當(dāng)立即進行設(shè)備放電操作，保證徹底放電。

3.3無功倒送問題

無功倒送極有可能對工廠供電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重損害，從而進一步加重對整個線路的運行壓力。通常對于使用固定電容補償設(shè)備的工廠，當(dāng)實際運行負載較低時經(jīng)常會發(fā)生無功倒送情況。為了避免該問題，可以使用電容自動補償設(shè)備以及部分投入電容器的方式來解決。

3.4并聯(lián)電容連接方式

三角形與星形接線模式是并聯(lián)電容最為常見的接線模式。其中三角形接線模式又分為單三角形、雙三角形兩種接線模式;而星形接線模式也分為單星形與雙星形兩種接線模式。例如，同等情況下，利用三角形接線方式實際所達到的容量值往往遠高于星形接線模式，故而大多數(shù)的工廠會選擇三角形接線的方式進行無功補償。而實際該接線方式卻存在一定的安全隱患，因此現(xiàn)如今的工廠無功補償所并聯(lián)的電容器主要以星形接線模式為主，一些低壓三相并聯(lián)電容器內(nèi)部則可能采用三角形連接。

4.結(jié)束語

相較于居民生活用電等其它用電方式，工廠用電需求量巨大，是電網(wǎng)重要的服務(wù)對象。電動機等一類感性負載是工廠應(yīng)用最為常見的設(shè)備，因此如若不對其進行一定的無功補償勢必會造成大量的電能浪費，增加工廠生產(chǎn)經(jīng)營成本。此次首先對無功補償原理進行分析，隨后羅列了目前較為常見的無功補償措施，最后就工廠無功補償常見問題進行分析并針對性的提出相關(guān)應(yīng)對措施。未來隨著工廠生產(chǎn)規(guī)模越來越高，勢必對于無功補償需求也越來越大，如何采取科學(xué)應(yīng)對措施解決該問題將會引起更多的社會關(guān)注。因此對于工廠電力運維人員應(yīng)當(dāng)具備專業(yè)的技能素養(yǎng)，切實做好日常工廠供電系統(tǒng)運維管理工作;對于電力設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)不斷學(xué)習(xí)借鑒先進的供配電技術(shù)，基于工廠需求現(xiàn)狀，切實設(shè)計有效的應(yīng)對措施，提升工廠供電質(zhì)量，保障供電網(wǎng)絡(luò)安全。

參考文獻

[1]王劍，張丹丹. 工廠供電系統(tǒng)無功補償技術(shù)及問題分析[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014，11（5）：33-33.

[2]蔡穎新. 工廠供電系統(tǒng)無功補償?shù)姆治黾皯?yīng)用[J]. 電氣技術(shù)，2007（8）：118-121.

[3]王全，任海軍，李松. 工廠用電常見的問題及防護措施[J]. 科學(xué)與財富，2013（6）：211-211.

[4]周旋. 工廠供電過程繼電保護系統(tǒng)中存在的問題及解決對策[J]. 科學(xué)中國人，2017（20）.