工業(yè)企業(yè)用電的無功功率補(bǔ)償技術(shù)分析

摘要：社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步為電力行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，開拓了更加廣闊的發(fā)展空間。為了確保供電服務(wù)質(zhì)量，要積極維護(hù)電力系統(tǒng)的電壓水平，加強(qiáng)用電無功補(bǔ)償，這樣不僅能夠有效控制線損，也能夠全面提升電壓水平，確保用戶合理用電。文章分析了工業(yè)企業(yè)用電無功補(bǔ)償技術(shù)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)企業(yè)用電；無功功率；無功補(bǔ)償技術(shù)；電力系統(tǒng)；供電服務(wù)質(zhì)量；電力能源 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM714 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0144-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.074

現(xiàn)代社會(huì)是發(fā)展的社會(huì)，居民生活水平持續(xù)提高，整個(gè)社會(huì)對于電力資源、能源的需求量也不斷上升。在這種形勢下，就要求供電服務(wù)企業(yè)必須提高供電服務(wù)水平。電力系統(tǒng)所承受的負(fù)荷也逐漸上升，使得電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，對應(yīng)的電壓分布也不均勻，要想解決這些問題，科學(xué)有效的方式就是采取無功功率補(bǔ)償技術(shù)，以此來確保電壓的合理供應(yīng)、確保供電服務(wù)質(zhì)量。

1 工業(yè)企業(yè)用電的無功補(bǔ)償簡介

工業(yè)企業(yè)多為高負(fù)荷用電用戶，為了確保自身享受到穩(wěn)定的供電，就必須積極改善企業(yè)的功率因數(shù)，首先必須掌握不同類型功率因數(shù)科學(xué)的計(jì)算模式，這其中包括瞬間功率因數(shù)，通常能夠從計(jì)量儀器中明顯讀數(shù)，也可以借助于其他電能計(jì)量設(shè)備的數(shù)值來綜合分析、計(jì)算，通過分析瞬間功率因數(shù)，能夠科學(xué)預(yù)測工業(yè)企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對應(yīng)的無功功率狀況，對應(yīng)選擇補(bǔ)償方法。月均功率因數(shù)的計(jì)算，則應(yīng)該參照企業(yè)的有功、無功電度表等來科學(xué)衡量與計(jì)算。從工業(yè)企業(yè)大量的用電實(shí)踐得出，對于企業(yè)用電來說，其無功消耗主要和兩大設(shè)備有關(guān)，它們分別為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、變壓器，二者對企業(yè)無功消耗占據(jù)了80%～90%。因此，要想控制無功損耗，就必須設(shè)法做到兩點(diǎn)：（1）提升功率因數(shù)；（2）正確運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)。前者就是要極力控制用電裝置自身的無功功率損耗，正確的方法就是科學(xué)、正確地優(yōu)選合格的電氣設(shè)備，優(yōu)化其運(yùn)行方式，并加強(qiáng)其維修與維護(hù)。后者的補(bǔ)償技術(shù)則分為人工補(bǔ)償技術(shù)與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，其中人工補(bǔ)償技術(shù)的重要思想就是額外配備補(bǔ)償裝置，從而來滿足企業(yè)的無功功率需求，保證其功率因數(shù)。

2 工業(yè)企業(yè)用電無功補(bǔ)償技術(shù)

2.1 科學(xué)優(yōu)選電動(dòng)機(jī)

正確選擇電動(dòng)機(jī)的規(guī)格、類型以及容量等，確保其具備滿載工作能力。參照具體的生產(chǎn)環(huán)境特征，不同的電動(dòng)機(jī)內(nèi)部配置不同，其性能也有所差異，實(shí)際采購中必須密切關(guān)注其機(jī)械性能、電氣指標(biāo)等。同容量的電動(dòng)機(jī)，要優(yōu)選高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)。同封閉式電動(dòng)機(jī)相比，感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)的電氣指標(biāo)更高，且轉(zhuǎn)速更高，因此，要盡量避開封閉式電動(dòng)機(jī)，優(yōu)選感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，因?yàn)槠淇蛰d狀態(tài)下，電流不會(huì)發(fā)生變化。相反，倘若使用大容量電動(dòng)機(jī)，就有可能使其走向低負(fù)荷工作狀態(tài)，從而耗費(fèi)了功率因數(shù)，也浪費(fèi)了電能，所以也要使用容量合適的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。

處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，倘若長時(shí)間處于低負(fù)荷狀態(tài)，則有必要考慮調(diào)換電動(dòng)機(jī)，調(diào)換好的電動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用前也要做好技術(shù)性能測試與檢查，確保其各項(xiàng)功能都處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而提高自然功率因數(shù)，控制電能的浪費(fèi)。

2.2 控制定子繞組電壓

參照電機(jī)學(xué)的基礎(chǔ)理論可以知道，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流同附和到定子繞組電壓的平方為正比例關(guān)系，所以為了控制勵(lì)磁電流，可以先控制定子繞組電壓，以此來提升功率因數(shù)，具體的控制策略為：調(diào)整原來的△接線的定子繞組，使其變成Y接線，這樣電動(dòng)機(jī)的各個(gè)項(xiàng)路的電壓就得到了有效控制，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也會(huì)隨之發(fā)生變化，呈現(xiàn)下降趨勢，但是控制定子繞組電壓的方法的使用需要電動(dòng)機(jī)處于特殊啟動(dòng)狀態(tài)，那就是空載、輕載的狀態(tài)，而且也要提前對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查、驗(yàn)證，確保其能夠正常啟動(dòng)、安全運(yùn)行等。

2.3 優(yōu)選變壓器容量、數(shù)量以及運(yùn)行模式

經(jīng)過實(shí)踐的運(yùn)用與分析得出：變壓器的無功功率因數(shù)耗費(fèi)量較高，且其空載無功功率所占比例也較大，這就使得變壓器的容量、安裝數(shù)量以及運(yùn)行模式的選擇至關(guān)重要，因?yàn)橐坏┻x擇不當(dāng)，就容易造成企業(yè)功率因數(shù)過低。所以，實(shí)際的變壓器選型過程中，一定要把企業(yè)功率因數(shù)的大小納入考慮范圍，也要確保變壓器本身的高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，確保這兩方面都達(dá)標(biāo)。

2.4 正確檢查、維修電動(dòng)機(jī)

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的檢修、維護(hù)水平會(huì)在很大程度上關(guān)系到功率因數(shù)。要想提高檢修質(zhì)量，就必須切實(shí)根據(jù)所維修電動(dòng)機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定參數(shù)等來有規(guī)則、有秩序地檢修，要維護(hù)電動(dòng)機(jī)的性質(zhì)、功能、數(shù)據(jù)等的準(zhǔn)確合理。相反，倘若維修水平不合格，維修質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就可能加劇對無功功率的需求，從而對功率因數(shù)帶來負(fù)面影響，在實(shí)際的維修過程中需要重點(diǎn)注意的是不能隨意調(diào)整定子、轉(zhuǎn)子間氣隙的初始大小，也要維護(hù)氣隙的均勻度，如果氣隙一旦改變，就可能加劇磁阻，從而浪費(fèi)更多的功率因數(shù)。

2.5 電磁開關(guān)無電壓工作

對于工業(yè)企業(yè)來說，其電力低壓系統(tǒng)通常運(yùn)用多種電磁開關(guān)，且其控制線圈具有良好的感性性能，開關(guān)閉合后，走向供電狀態(tài)，控制線圈也進(jìn)入電源連接狀態(tài)，這其中伴隨著對電能的使用，對應(yīng)的也出現(xiàn)了相對落后的無功電流，從而不利于大型工業(yè)企業(yè)功率因數(shù)的提高，對于這一問題，相關(guān)企業(yè)已經(jīng)有所意識(shí)，并對應(yīng)采取了解決對策，那就是一方面控制電能，另一方面來優(yōu)化調(diào)整開關(guān)系統(tǒng)，將機(jī)械閉鎖設(shè)備配在開關(guān)中，這樣即使電磁開關(guān)閉合，在電氣鏈接點(diǎn)的支持下，能夠斷開控制線圈，這樣就會(huì)讓電磁開關(guān)進(jìn)入無壓運(yùn)轉(zhuǎn)模式，從而優(yōu)化功率因數(shù)，控制電能的不合理使用，達(dá)到多方面的積極效果。

2.6 人工無功補(bǔ)償技術(shù)

采用同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償，這一補(bǔ)償模式的優(yōu)勢為：功率因數(shù)超前時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)也能夠工作，可以輸出無功功率來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)企業(yè)用電的無功補(bǔ)償，從而全面提升其功率因數(shù)。這其中低速電動(dòng)機(jī)同生產(chǎn)機(jī)械有效配合在一起，就不必使用減速箱，如果電網(wǎng)頻率平穩(wěn)時(shí)，對應(yīng)的電動(dòng)機(jī)也處于勻速運(yùn)行狀態(tài)，有效提高了供電效率，而且同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)受到變化電壓的影響。同時(shí)，選擇強(qiáng)行勵(lì)磁，能夠有效確保供電系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。正是因?yàn)橥诫妱?dòng)機(jī)體現(xiàn)出以上多方面的優(yōu)勢，適合引入到大型工業(yè)企業(yè)中，將其運(yùn)用到水泵、通風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的高效拖動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)。同步電動(dòng)機(jī)的使用成本較高且不方便維修，但是其所創(chuàng)造的無功補(bǔ)償效果卻十分顯著。

與之相對應(yīng)的并聯(lián)電容器則較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，方便維修與維護(hù)，而且其故障問題的輻射范圍十分有限，也可以嘗試用在大型工業(yè)企業(yè)用電系統(tǒng)中，然而，其缺陷為并聯(lián)電容器只具有有級(jí)調(diào)節(jié)功能，當(dāng)無功功率發(fā)生變化時(shí)，無法實(shí)施無級(jí)調(diào)節(jié)。

2.7 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償模式

2.7.1 全補(bǔ)償。這一模式狀態(tài)下，是要讓功率因數(shù)為1，在供電系統(tǒng)中僅僅選擇有功功率，全補(bǔ)償狀態(tài)下，無功裝置的容量和負(fù)載的感性無功變化量保持

一致。

2.7.2 部分補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式具有一定的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)在可以維護(hù)母線電壓的安全、穩(wěn)定，使其有效抵御負(fù)載的襲擊，同時(shí)在一些特殊的時(shí)間段中，如：T1～T6的時(shí)間范圍內(nèi)，QS>0，此時(shí)會(huì)對母線電壓產(chǎn)生不良影響，造成一定程度的波動(dòng)，功率因數(shù)<0，然而，從總體來看，平均功率因數(shù)還是處于相對高的水平。

3 結(jié)語

工業(yè)企業(yè)的有效用電需要無功補(bǔ)償技術(shù)的支持，這其中必須設(shè)法提高功率因數(shù)，確保供電平衡，企業(yè)必須加大對無功補(bǔ)償技術(shù)的研究力度，一方面要加強(qiáng)用電管理，節(jié)省電能；另一方面則要科學(xué)優(yōu)選合適的電氣設(shè)備，從而達(dá)到預(yù)期的無功補(bǔ)償效果，維護(hù)工業(yè)企業(yè)的合理用電。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：董瑞全（1975-），男，廣東臺(tái)山人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺(tái)山供電局電氣工程師，研究方向：用電檢查。

（責(zé)任編輯：蔣建華）