淺析工廠供電無功補償

唐正杰

（蘭州鐵路技師學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

在工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，功率因數(shù)是一個重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備的有功功率與視在功率的比值，我國有關(guān)電力規(guī)程規(guī)定，高壓供電的工廠，最大負(fù)荷的功率因數(shù)不得低于0.9，其他工廠，功率因數(shù)不得低于0.85。供電系統(tǒng)的功率因數(shù)反映了工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，因此如何提高系統(tǒng)的有功功率，盡可能降低無功功率，即無功功率補償，對改善電能質(zhì)量和提高用電效率至關(guān)重要。

1 功率因數(shù)對工廠供電系統(tǒng)的影響

（1）在輸送的有功功率相同的情況下，較低的功率因數(shù)將導(dǎo)致系統(tǒng)電流增加。

工廠供電系統(tǒng)中，補償無功功率主要任務(wù)是降低損耗節(jié)能，增強供電能力，從而提高功率因數(shù)。主要的方法有兩種一是通過提高變壓器、電動機負(fù)載率、調(diào)整負(fù)荷結(jié)構(gòu)，使功率因數(shù)達到最高；二是采用并聯(lián)電力電容器。根據(jù)補償裝置裝設(shè)地點的不同，工廠供電系統(tǒng)中電力電容器設(shè)置主要有高壓集中補償，低壓成組補償和單獨就地補償三種。如圖示：

圖1 并聯(lián)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置和補償效果

（2）由于在低功率因數(shù)情況下，變壓器輸出的有功功率減少，系統(tǒng)輸送有功成分減少，無功成分增加，降低了供電設(shè)備的有效利用率，無功功率補償如下式所示。

QC=Q30-Q30′=P30（tan?-tan?′）

其中，Q30為無功功率補償前的值、Q30′為無功功率補償后的值，tan?為補償前功率因數(shù)角的正切值、tan?′為補償后功率因數(shù)角的正切值。

在無功功率補償過程中，合理地選擇無功補償容量，對提高功率因數(shù)，調(diào)整電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行都有著十分重要的作用。

2 無功補償方式的選擇

2.1 低壓集中補償

這種方式是把低壓電容器組集中裝設(shè)在車間變電所低壓380V母線上，實際補償容量隨自然功率因數(shù)的變化而調(diào)整，能補償?shù)蛪耗妇€前的高壓電網(wǎng)、地區(qū)電網(wǎng)和整個電力系統(tǒng)的無功功率，并且能使變壓器的視在功率減小，從而變壓器容量可選得小一些，比較經(jīng)濟，由于安裝在變電所低壓配電室內(nèi)，運行維護比較方便。對于工廠存在的諧波源，車間變壓器也起到了隔離和衰減諧波的作用，有利于低壓移相電容器的安全穩(wěn)定運行。

2.2 高壓集中補償

這種方式是把高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的6-10kV母線上，所以只能補償高壓一次側(cè)的無功功率，而二次側(cè)的線路并沒有得到無功補償，因而其經(jīng)濟效益相對較較差。但由于用戶6～10kV母線上無功功率變化比較平穩(wěn)，因而便于運行管理和調(diào)節(jié)，而且利用率相對較高，還可以提高供電變壓器的負(fù)荷能力。從整體上看可以改善地區(qū)電網(wǎng)，甚至區(qū)域電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以至今仍是城市及大中型工礦企業(yè)的主要無功補償方式。

2.3 單獨就地補償

單獨就地補償，也叫做分散就地補償，是把并聯(lián)電容器組分別裝設(shè)在各組用電設(shè)備或單獨的大容量設(shè)備旁邊。這種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，其補償效果較好，補償范圍大，因此可以優(yōu)先考慮。但此方式設(shè)備投資較大，且電容器在被補償?shù)挠秒娫O(shè)備停止工作時也被一并切除，所以設(shè)備利用率相對較低，同時增加了管理上的不便。單獨就地補償適用于個別容量較大且位置單獨的負(fù)荷，比如大容量的感應(yīng)電動機。特別適用于負(fù)荷平穩(wěn)，長期運轉(zhuǎn)的設(shè)備，還適用于容量雖小但數(shù)量多且長期穩(wěn)定運行的設(shè)備，比如熒光燈等。

當(dāng)裝有就地補償電容器的單臺異步電動機突然斷電時，電容器就會對電動機放電，從而產(chǎn)生自勵磁現(xiàn)象；若補償容量過大，又可能因電動機慣性轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生過電壓，導(dǎo)致電動機損壞。所以，要求電容器(組)的放電電流不得大于電動機空載電流，即

式中，UN為供電系統(tǒng)額定線電壓(V)；I0為電動機額定空載電流(A)。

3 結(jié)論

綜上所述，在實際應(yīng)用中，如果能把三種補償方式結(jié)合運用，合理布局，便可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效益，對于補償容量相對較大的工廠，需采用高壓集中補償和低壓分組補償相結(jié)合的方法，對于電力負(fù)荷分散及補償容量較小的工廠，只需采用低壓補償。在無功補償設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況靈活的加以運用。另外，在無功補償設(shè)計過程中，合理地選擇無功補償容量，對提高功率因數(shù)、調(diào)整電網(wǎng)電壓、提高供電質(zhì)量、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行都有著十分重要的作用。

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