淺談工廠電力系統(tǒng)電容器補(bǔ)償提高功率因數(shù)的應(yīng)用

李麗麗　周世舟

【摘 要】電容器補(bǔ)償提高功率因數(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】提高；無功功率；應(yīng)用

目前我國電力供應(yīng)受一次能源漲價的影響，電能價格再三上調(diào)，電費占產(chǎn)品成本的比例逐年遞增，給市場經(jīng)濟(jì)下的企業(yè)管理帶來了一定難度。低功率因數(shù)、低負(fù)荷、低效率等浪費電能的現(xiàn)象普遍存在，如何節(jié)約電能、降低產(chǎn)品成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益已成為企業(yè)一項重要工作。

據(jù)統(tǒng)計，國供電網(wǎng)的總損耗中，僅低壓電網(wǎng)就占50-60%，特別是地方企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)辦企業(yè)，建廠時由于資金限制，有相當(dāng)一部分沒有按照設(shè)計要求施工，在施工中以大代小、以簡代繁，手頭有什么材料和設(shè)備就地使用，不顧違反規(guī)程，造成了低壓電網(wǎng)不符合規(guī)程要求，更增加了低壓電網(wǎng)的損耗，因此，如何降低低壓電網(wǎng)的損耗是節(jié)電降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，也是改善低壓電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的需要。

在企業(yè)電力系統(tǒng)中，用電負(fù)荷90%以上都是電動機(jī)，造成無功損耗80%以上都是動力設(shè)備。因此，要提高功率因數(shù)來降低無功損耗，改善電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的主要方法就是電容器補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

1.補(bǔ)償原理

眾所周知，感性負(fù)荷電流是由有功電流及無功電流兩個部分合成的電流。

電動機(jī)的有功電流是為拖動負(fù)載而作功的，而無功電流是用來產(chǎn)生磁場的勵磁電流和電動機(jī)的一、二次漏磁電流。由于無功電流必須存在，因此要從電源索取兩部分功率（有功功率和無功功率），方能滿足電動機(jī)的工作要求。這樣就增加了供配電設(shè)備的容量，增加了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，減少了電網(wǎng)的輸出能力，同時還增加了電能的損耗。

電動機(jī)并聯(lián)電容器之后，使功率因數(shù)得以提高，減少了電源輸入的無功功率，可用向量圖加以說明，見圖1和圖2。

從向量圖上可以看出，并聯(lián)電容器之后，通過電容器的電流Ic超前于電壓U 90度，它可以抵消一部分滯后于電壓U 90度的電感電流IL，使相角由￠1變成￠2，將功率因數(shù)由COS￠1提高到COS￠2，使合成電流由I1變?yōu)镮2，功率也是如此變化。這時，I2

2.補(bǔ)償方式的選用

2.1高壓補(bǔ)償

高壓補(bǔ)償一般在10KV以上母線側(cè)，利用高壓電容柜進(jìn)行補(bǔ)償。這種補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點是補(bǔ)償集中在高壓室內(nèi)，便于管理和維護(hù)，適合于農(nóng)村電工技術(shù)水平低、不會維護(hù)的地區(qū)。缺點是無功功率仍需要在線路中輸送，降低了補(bǔ)償效率。同時，高壓電容柜造價高、投資大。

2.2低壓集中補(bǔ)償

一般是在0.4KV側(cè)母線上采用電容器自動補(bǔ)償和電容器分期補(bǔ)償?shù)姆椒?，這種方法適合于單臺電機(jī)容量小而且多的系統(tǒng)及現(xiàn)場條件差、無法裝置電容器的場所。優(yōu)點是，可以在低壓室中集中控制，隨時監(jiān)控功率因數(shù)的變化，隨時調(diào)整電容投入量，最大限度地提高功率因數(shù)。適應(yīng)現(xiàn)場條件不允許裝置電容器的場所，如防爆、潮濕、腐蝕氣體嚴(yán)重等場所。缺點是投資大，系統(tǒng)仍需輸送無功功率。

2.3就地補(bǔ)償

就是在電動機(jī)跟前與電動機(jī)并聯(lián)電容器，使用同一起動設(shè)備，停機(jī)時，電動機(jī)定子線圈即為電容器的放電線圈。優(yōu)點是：無功功率就地補(bǔ)償，系統(tǒng)無需輸送無功電流，相應(yīng)提高了系統(tǒng)負(fù)荷能力。缺點是：補(bǔ)償點多，不便于管理，特別是電機(jī)容量小時，電容器無處放置不安全，防爆、潮濕、腐蝕，嚴(yán)重的場所無法采用就地補(bǔ)償。

我廠六個低壓室均設(shè)在負(fù)荷中心，現(xiàn)場條件差，機(jī)、爐高溫，球磨車間粉塵大。另外，雖然有很多大容量的電機(jī)，但還有很多是20KW以下的小型電機(jī)，并且都是集中控制，根據(jù)我廠的實際情況，我們采取了集中和就地相結(jié)合的補(bǔ)償方法，取得了較好的效益。

2.3.1就地補(bǔ)償

我們在75KW以上的電動機(jī)就地安裝了電容器補(bǔ)償，使較大電機(jī)就地補(bǔ)償無功電流，減少了無功電流在系統(tǒng)中的輸送，從而降低了電流密度和導(dǎo)線的溫升，不但降低了電能損耗，而且提高了安全系數(shù)。

2.3.2集中補(bǔ)償

在就地補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，在六個低壓室安裝了10臺電力電容器自動補(bǔ)償裝置，在生產(chǎn)中，在就地固定補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，各低壓室的電力電容器柜投上后，可以根據(jù)電力負(fù)荷的變化，自動投切電容器，保證功率因數(shù)始終控制在最佳參數(shù)。通過兩個生產(chǎn)期運(yùn)行，電容器柜及控制設(shè)備沒出現(xiàn)事故。全廠電力系統(tǒng)事故率下降了60%，更重要的是節(jié)能效益顯著。

我廠現(xiàn)運(yùn)行汽輪發(fā)電機(jī)組，投入了電容器后得到了下列效益：

A由于無功由電容供給，發(fā)電機(jī)少發(fā)了無功功率，所以發(fā)電機(jī)軸功率降低了，就等于減少了汽輪機(jī)的出力，對汽輪機(jī)帶來了效益。

B電容采取就地補(bǔ)償，所以無功電流不用在發(fā)電機(jī)和電動機(jī)之間輸送了，減輕了輸電線路的負(fù)荷，輸電線路、開關(guān)等安全運(yùn)轉(zhuǎn)率提高了，這種效益無法估量。

3.安裝后的檢查

（1）母線聯(lián)接嚴(yán)格按照電容柜的色帶相序（黃—A、綠—B、紅—C）接線，否則要調(diào)整低壓室母線位置。

（2）校對功率因數(shù)表電壓接線和電流接線相序是否符合要求。

（3）檢查電流互感器一次與二次絕緣狀態(tài)，絕緣低的要進(jìn)行檢查。

（4）斷開主開關(guān)，單獨送操作保險檢查有無異常情況。

（5）檢查各部接線是否緊固，并進(jìn)行處理。

4.運(yùn)行時注意事項

（1）電力電容器自動補(bǔ)償柜要根據(jù)電力負(fù)荷遞增情況，逐漸投入電容器柜，在功率因數(shù)穩(wěn)定情況下，用一臺電容器自動補(bǔ)償柜作調(diào)整用，其它柜都切到手動位置。

（2）建立電容器自動補(bǔ)償柜運(yùn)行日記，每兩小時檢查一次運(yùn)行情況，記錄功率因數(shù)、各相電流及各點溫度參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電流表不平衡度達(dá)到5%時，應(yīng)進(jìn)行檢查。

（3）發(fā)現(xiàn)電容器漏油、溫升高等要及時處理，防止事故蔓延。

（4）隨時監(jiān)視系統(tǒng)電壓，不能超過允許值。因為電容器投入后，電壓要適當(dāng)增高。

綜上所述，電容補(bǔ)償是解決功率因數(shù)低的好辦法，但要根據(jù)本企業(yè)具體情況合理選用補(bǔ)償方法和補(bǔ)償容量，不但可以節(jié)電降耗、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且可以提高系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)率，增加系統(tǒng)的負(fù)載能力，一舉三得，應(yīng)該推廣。