動態(tài)無功補償技術(shù)在企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造中的應(yīng)用

張 潮

（貴州瑞泰實業(yè)有限公司，貴州 六盤水 553000）

在我國國務(wù)院頒布的《國家中長期和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確指出：我國的企業(yè)發(fā)展應(yīng)堅持以節(jié)能減排，降低能耗為優(yōu)先發(fā)展方向，要攻克主要節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)，提升一次能源利用效率，增加終端能源利用效率，重點研高耗能工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)與裝備。動態(tài)無功補償具有長距離傳輸線路電壓，進而提升線路功率和傳輸能力、一致電網(wǎng)電壓波動、提升輸電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、提升受電系統(tǒng)對的電壓穩(wěn)定性、抑制功率震蕩地做作用，其重點是在動態(tài)無功補償技術(shù)裝置中的重要樞紐點需要具有足夠快速反應(yīng)的動態(tài)電壓或是無功支撐。在各種復(fù)雜工業(yè)中，對其應(yīng)用可以有效地提升各個用電設(shè)備的功率因數(shù)進而提升工業(yè)中的節(jié)能降耗的效果。

1 現(xiàn)階段國內(nèi)的形式

當今世界中具有的能源人均占比率在逐年下滑，能源與人們的發(fā)展已經(jīng)成為社會發(fā)展的重要矛盾之一[1]。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的能源消耗率在逐年提升，近些年來，電力能源的供應(yīng)量提升使得電力資源供應(yīng)緊張，在此種背景下，部分地區(qū)為了節(jié)約資源限制電能的應(yīng)用出現(xiàn)了拉閘限電的情況，為人們的生產(chǎn)生活造成了極大的影響。因此，需要進行資源的節(jié)約和創(chuàng)新，國家和政府對資源的利用情況給予了高度重視，更是提出了建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會，為了推進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，促進環(huán)境問題和資源問題的解決，出臺了許多關(guān)于節(jié)約的法規(guī)與要求等，對各省、市、縣等級別的重點耗能企業(yè)實行嚴格的目標責(zé)任制，要求其進行能源審計，加快其企業(yè)中的節(jié)能降耗技術(shù)改造。在眾多的節(jié)能技術(shù)中，動態(tài)無功補償具有成熟的技術(shù)哼惡經(jīng)驗，在各個企業(yè)的節(jié)能改造中能夠有效應(yīng)用，是各地節(jié)能主管部門重點退關(guān)的節(jié)電新技術(shù)，吃呢崗位企業(yè)節(jié)能目標實現(xiàn)的重要舉措之一。

2 動態(tài)無功補償技術(shù)的作用

2.1 提高功率因數(shù)既減少相應(yīng)電費

動態(tài)無功補償技術(shù)可以實時的跟蹤用戶側(cè)的功率因數(shù)并根據(jù)電設(shè)備對無功功率的實際需要對其進行動態(tài)的補償[2]。在用戶功率因數(shù)的高低變化中，通過對電力設(shè)備的利用進行電能的節(jié)約混合電壓質(zhì)量的改善。我國曾運用調(diào)整電費收取結(jié)構(gòu)的方式鼓勵用戶采取各種措施改善功率因數(shù)。在采用無功補償后，可以有效地提升企業(yè)功率因數(shù)電力部門的要求，進而減少電力資源的需要和電力方面的支出。

2.2 減少供配電線路以及變壓器上的電能損耗

在采用無功補償后在電器和電容中負載需要的無功功率基本有動態(tài)無功補償設(shè)備提供，進而減少無功電流在電壓線路上的流動，進而減少電能在供電輸出線路的損耗。例如，設(shè)R為線路電阻，ΔP1為補償之前的線路損耗，ΔP2為功率因數(shù)提升后的線路損耗，則線損減少的運算公式為：

在進行無功補償功率時，有功功率在不會改變情況下，功率因表現(xiàn)得越越高負荷電流就會與之相反，越來越小，此種狀況有助于減小線路中存在的損耗，進而降低電能中的損耗。

2.3 提升電能的傳輸質(zhì)量

無功功率主要通過電容的得到補償，電容的投切會對電壓造成影響，使其突然間出現(xiàn)波動，產(chǎn)生相應(yīng)的諧波量，并無法對其進行對抗和消減[3]。此情況可以通過保持低壓無功功率補償和對高壓電容組合的補償措施進行有效改善，為了增加其穩(wěn)定性可以通過手動投切的方式進行。在一般情況下，為了禁止功率補償過量、載量少是電壓過高等對設(shè)備造成的損壞，會運用自動投切的方式進行。而動態(tài)無功補償技術(shù)會采用自動的低壓補償裝置，在此裝置運用過程中高壓或是低壓的功率補償效果是一樣的，在輸電線路進行有功負荷運輸時可能會出現(xiàn)電壓耗損以及電線路進行無功負載運輸所用電壓是電壓損耗的部分進而降低電壓損耗，達到電能質(zhì)量的提升[4]。除此之外，由于輸電線路電流在傳送過程中不斷變小，送點線路中的電壓損耗相應(yīng)的也會減少。進而對系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定進行提升和優(yōu)化，促進大型電機的啟動電壓減小。

2.4 改善電壓質(zhì)量

隨著供電線路電流減小其具有的電壓也會相應(yīng)的減少，而線路電壓和系統(tǒng)電壓壓相應(yīng)的提升，此作用不僅提升了供電電壓的質(zhì)量更改善了用電設(shè)備的運行和運行狀況[5]。此外采用無功補償后，各個環(huán)節(jié)的開關(guān)、電器上的電流減少，開關(guān)觸頭故障也會因為電流下降而減少，使得供電線路的發(fā)熱情況減輕，提升線路的安全性和可靠性，延長設(shè)備的使用壽命。

3 動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置

3.1 動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置特點

現(xiàn)階段國內(nèi)具有的無功功率補償方式裝置是檢測用戶電網(wǎng)中cosφ的功率大小，并通過繼電接觸系統(tǒng)進行電容器組的自動投入或是切除，進而達到無功功率的補償效果[6]。但是對于大量值得無功功率和急速變化的無功功率卻無法進行補償，并且對于諧波產(chǎn)生的危害月無法抵抗。因此，現(xiàn)今在企業(yè)中運用的是動態(tài)無功率自動補償裝置，其運用霍爾元件對無功功率進行有效檢測，并且其補償主要回路并采用與傳統(tǒng)的繼電接觸完全不同的晶閘管開關(guān)控制，此開關(guān)控制能做到對無功功率進行快速及時有效地自動跟蹤性補償，金之后與電流傳輸?shù)陌雮€周期。在補償主回路設(shè)置的空心電感應(yīng)器可以運用比較容易設(shè)置的晶閘管和整流二極管進行反并聯(lián)半波控制。此設(shè)計技能補償無功功率又能補償高次諧波。

其一，其具有cpc相位控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的運用能夠真正的使動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置做到電壓過零投入、無涌流，從而使得設(shè)備的使用壽命得以有效的延長，并且其具有在精準高速投切的過程中不會產(chǎn)生相應(yīng)的過渡效應(yīng)，使得此裝置能夠?qū)ν肚须娙葸^程中產(chǎn)生的巨大涌流和伴生的電壓波動進行有效的克服。

其二，其具有著應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的特點。此特點能夠使得功率因數(shù)的補償模式從根本上發(fā)生改變，促進了無功補償模式進入數(shù)字時代的腳步。與此同時此特點還能夠從根本上保證了控制系統(tǒng)的先進性和精準性，使得其在進行補償時能夠有效地發(fā)揮其快速、精準的作用，具有更加強大的功能。此特點的運用可以使得動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置能夠根據(jù)用戶的要求對設(shè)備進行通信接口的配置，使得其自動能量的管理功能得以有效的提升。此外還可以通過通信網(wǎng)運用現(xiàn)代化辦公設(shè)備對能量進行管理，使得信息傳輸、處理、儲存等功能的運用更加的方便。

其三，其具有能適應(yīng)負載快速、頻繁變化的工作環(huán)境特點。此特點能夠夠?qū)ρa償進行精準反應(yīng)，速度可以達到0.2s，只要將其進行設(shè)置就能使得其進行迅速的補償作用。此系統(tǒng)可以直接進行電容的直接投入，并不需要等待期進行放電設(shè)置。如果有用戶具有特殊要求時，該設(shè)備會在20ms之內(nèi)完成一組相應(yīng)的電容投入，而此種投入的速度和反映的速度是傳統(tǒng)補償器中無法達到的效果。因此其具有創(chuàng)新性和實效性。

其四，動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置采用了機電一體化的晶閘管復(fù)合開關(guān)，該設(shè)置的運用既能對原晶閘管開關(guān)進行快速的通斷的優(yōu)點進行有效的保留，又具有導(dǎo)通不發(fā)熱的特點，能夠有效的對高溫進行耐受，使得消耗減小。

其五，其具有的使用靈活簡便的模塊組合方式。在進行實際的補償中補償?shù)姆旨壉容^多，而該裝置中運用點單位的功率因數(shù)補償會刀刀0.99的補償效果，由此可見其具有的補償效果顯著。另外，其內(nèi)部的控制系統(tǒng)還具有一定的自動輪休功能，使得其設(shè)備的使用期限得以有效的延長。

3.2 動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置電路總圖

動態(tài)跟蹤是無功功率的自動補償裝置如圖1所示，其是由控制器、電容單元模塊、空氣開關(guān)、警告器組成的，其中控制器是設(shè)備的中心部件，一般情況下運用的是CIRCUTOR computer 8df控制器，在圖1中8df是從l2、l3中提取電壓信息，并從T3中提取系統(tǒng)的電流信息，進而對系統(tǒng)中的高功率因數(shù)進行測量和計算，最后作出決定輸出必要的觸發(fā)信號，分成8部對晶閘管進行導(dǎo)通再介入補償電容，或作出相反的決定。（見圖1）

圖1 動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置電路總圖

4 動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償技術(shù)實際應(yīng)用

4.1 企業(yè)概況

某企業(yè)是典型的民營企業(yè)，在創(chuàng)造大量經(jīng)濟效益的同時成為高耗能企業(yè)，年電費支出高達數(shù)億元人民幣，對其進行節(jié)能改造是提升經(jīng)濟效益和產(chǎn)能效益的重要工作，此工作的開展不僅能夠有效挖掘其中具有的內(nèi)部潛力，還能促進產(chǎn)品成本得以降低，進而提升企業(yè)的核心競爭力[7]。該企業(yè)具有的低壓設(shè)備居多，隨著其具有的負載力變低電機的功率因素也會相應(yīng)地變低，而此企業(yè)的占地面積比較大供電線路隨之變長，進而產(chǎn)生大量無功功率，增加電能損耗和電網(wǎng)負荷。

為了提升電力供應(yīng)的效率和降低系統(tǒng)的在運行中的損耗，需要對配電室進行相應(yīng)的動態(tài)無功補償設(shè)備的安裝，在對該廠的具體情況和耗電量的實際情況進行的綜合考核下，最終決定選擇動態(tài)跟蹤式無功功率自動補償裝置的技術(shù)方案。

該企業(yè)在進行動態(tài)無功補償裝置的安裝中，開始是在三個配電室進行試點運用，對其工作的效率和與企業(yè)工作的日常運行的匹配度進行觀察，并對其使得工作方式進行研究，經(jīng)過兩年的試運行可知，其具有的節(jié)能效果和擴容效果比較明顯。在對其進行的節(jié)能效果的測試中顯示此設(shè)備的運用能夠有效的起到節(jié)能的效果，運用后的負債電流平均下降了14%，視在功率也進行了相應(yīng)的下降，下降率為13%，功率因數(shù)得到了提升，因此其具有良好的補償效果?；诖?，該企業(yè)為在實際的運行中又在其他的配電室安裝了6臺相應(yīng)的補償設(shè)備。，在進行實際的運行中對配電室的數(shù)據(jù)記錄和分析中可知在對動態(tài)無功補償裝置的檢測中可知其不僅具有節(jié)能的效果還具有相應(yīng)的增加電工率的效果。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟效益分析

用無功功率補償后，會產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟技術(shù)效益，主要有以下幾點：第一，在進行補償后，變壓器的二測次電流強度大幅度降低，變壓器中的銅鐵耗損也相應(yīng)地會減少[8]。首先是對變壓器銅耗損進行有效的節(jié)約。在進行有效的補償后，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行分析可見變壓器的二次側(cè)的電流會具有明顯的下降和減少。惡戲中節(jié)約的變壓器耗損一般會有三部分組成：分廠變壓器減少耗損、總廠變壓器減少耗損、總廠總變壓器減少耗損。其次，會產(chǎn)生節(jié)約線損。節(jié)約線損同樣也是由三部分組成：從補償器到分廠變壓器供電線路節(jié)約的線損、從變壓器到變壓器之間的供電線路節(jié)約的線損、重合分變壓器到中變壓器之間供電線路節(jié)約的線損；第二，為了衡量無功功率補償?shù)慕?jīng)濟效益，會在無功功率中引進“無功功率經(jīng)濟當量”的概念，即每一千乏無功功率再整個電力系統(tǒng)中節(jié)約的有功功率耗損。為衡量無用功率補償?shù)慕?jīng)濟效益，需要在無功功率補償領(lǐng)域引入“無功功率經(jīng)濟當量”的概念，此概念指的是只要補償一千乏無功功率就會對整個典例系統(tǒng)中的有功功率的耗損進行節(jié)約。無功功率經(jīng)濟當量的大小與復(fù)合點到電源各個環(huán)節(jié)的運行狀況具有直接的關(guān)系，對于高壓變壓器節(jié)約的銅損以及電線路節(jié)約的線損會在高壓測量設(shè)備的運行中受到制約，因此使得實際的測量比較困難，因此在進行測量是會采用無功功率經(jīng)濟當量估算的方法進行。根據(jù)該集團具有的實際情況無功功率測量方法的運用具有實際的意義，在對其進行車輛的過程中不僅能保證測量數(shù)據(jù)的準確性，還能有效的促進測量的便捷性。

此外，對其進行補償還會增加中斷的電壓，提升設(shè)備效率和功率因數(shù)，進而提升工業(yè)產(chǎn)能，增加經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

總而言之，在輸配電系統(tǒng)中具有的無功功率補償具有重要作用?，F(xiàn)階段，根據(jù)調(diào)查顯示，現(xiàn)金具有的動態(tài)無功補償技術(shù)具有穩(wěn)定電力系統(tǒng)性能的作用，不僅可以在各個環(huán)境下進行應(yīng)用，還具有明顯的節(jié)能效果，適用于企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造中各種電機產(chǎn)品的技能改造。在實際應(yīng)用中能夠有效的跟蹤電動機的負載變化對其進行實時補償，降低內(nèi)網(wǎng)消耗，提升功率因數(shù)，穩(wěn)定電容性能，促進經(jīng)濟效益安全可靠。在企業(yè)節(jié)能技術(shù)的改造中對于各種感性負載的設(shè)備皆可使用，并且對于長時間運作的大型低電設(shè)備的節(jié)能效果比較明顯，進而提升企業(yè)節(jié)約資源戰(zhàn)略發(fā)展目標的實現(xiàn)效率和效果，促進企業(yè)節(jié)能與發(fā)展的雙豐收。