科學(xué)改造無功補(bǔ)償裝置減少電費(fèi)支出

陳良泉

摘 要：本文主要簡要分析功率因數(shù)過低的原因，通過舉例說明無功補(bǔ)償裝置的進(jìn)行改進(jìn)的具體做法（比如使用耐壓等級適合的電容器，或采用無功補(bǔ)償專用的交流接觸器等），且合理設(shè)置無功補(bǔ)償柜內(nèi)的散熱通道，對比分析并改造前后的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：低電壓補(bǔ)償裝置；無功補(bǔ)償裝置；電容器；散熱通道

引言

在現(xiàn)代工業(yè)及經(jīng)濟(jì)生活中，電能發(fā)揮著不可替代的作用，是社會發(fā)展的動力源泉。電能在從發(fā)電、輸電到供配電的過程中，存在著大量的能量消耗，在輸電過程中減少無功具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義；因此，無功補(bǔ)償技術(shù)在供電企業(yè)發(fā)展中得到了極大的應(yīng)用。對于我國乃至未來的電力系統(tǒng)而言，無功補(bǔ)償裝置的研究和選擇，技術(shù)方案合理和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行仍是目前主要考慮的問題。

一、低電壓功率因數(shù)過低的原因分析

功率因數(shù)過低的主要原因是由于以前的低電壓無功補(bǔ)償裝置在設(shè)計(jì)上有很多的不合理，導(dǎo)致器件出現(xiàn)故障，未能很好的為系統(tǒng)提供其自身需要的無功補(bǔ)償功率。

原有的低電壓無功補(bǔ)償裝置在設(shè)計(jì)時(shí)常采用純電容類型的無功補(bǔ)償，且未配備電抗器，并且電容器的耐壓等級過于偏低，這些是造成通信機(jī)房配電系統(tǒng)用電設(shè)備出現(xiàn)非線性負(fù)載情況的主要原因。非線性負(fù)載情況的出現(xiàn)會造成一定的諧波污染，含有諧波污染的配電系統(tǒng)從基本上不能適用電容型無功補(bǔ)償?shù)姆桨福绻捎秒娙菪蜔o功補(bǔ)償?shù)脑挄斐芍C波放大，從而導(dǎo)致出現(xiàn)電容器容量下降、熔斷器熔斷的現(xiàn)象?；蛴捎陔娙萜骱瓦B接電容器的電纜出現(xiàn)嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)電容爆炸的情況，但由于原有的低電壓無功補(bǔ)償裝置沒有配備電抗器，造成很多的電容器和熔斷器發(fā)生了故障，不能為系統(tǒng)提供所需的無功補(bǔ)償。

由于功率因數(shù)過低使得配電損耗增大，導(dǎo)致變壓器的出力減小，造成供電質(zhì)量差。因此，為了減少電費(fèi)的支出，需要對無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行科學(xué)的改造。

二、改造方案

2014年6月，對三樞紐低壓無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行了科學(xué)的改造。在經(jīng)過多次調(diào)查后，針對之前的無功補(bǔ)償裝置存在的一些問題，對此次改造方案進(jìn)行了優(yōu)化。根據(jù)變壓器容量，每側(cè)的補(bǔ)償柜選擇了325 kVar電容器，其中的編碼組分為1：2：2：2：2：2；單個(gè)組的最小容量為25 kVar，最大容量為50 kVar。在本改造方案中，還對反應(yīng)器進(jìn)行了詳細(xì)的配置，并且合理規(guī)劃布置了補(bǔ)償柜，通過將反應(yīng)器進(jìn)行分開放置，避免兩者之間發(fā)生反應(yīng)，從而大大的提高電容器壽命。

另外，在此改造方案中還合理規(guī)劃電容器機(jī)柜具體的散熱通道，并在機(jī)柜上方安裝了上風(fēng)機(jī)泵，且在電容器附近安裝溫度感應(yīng)探頭，采用此種方式使風(fēng)機(jī)與溫度進(jìn)行很好的聯(lián)動來控制風(fēng)機(jī)的啟動和停止，當(dāng)檢測到溫度過高時(shí)風(fēng)機(jī)可自動啟動。在該改造方案中，還選擇了合適壓力等級電容器。因此，合理的選擇電容器來減少電容器因不耐壓而發(fā)生的損壞，也不會由于電阻過熱而造成電纜的損毀。

三、具體的改造做法

3.1進(jìn)行合理的配備電抗器

3.1.1選擇電抗器

多數(shù)電抗器的選擇主要是依據(jù)其的負(fù)載情況，如負(fù)載系統(tǒng)中有三次諧波大的需選擇14%的電抗率，如系統(tǒng)中出現(xiàn)五次大的諧波需選擇7%的電抗器。在確定電抗器的選型前，可以先利用電能質(zhì)量分析儀來對無功補(bǔ)償裝置的諧波進(jìn)行詳細(xì)的測試，其中三樞紐低電壓系統(tǒng)中有三次諧波的電流是3.9A，不過由于有五次諧波的電流會較高，直接達(dá)到23.5A，因此應(yīng)選用7%的電抗器。

3.1.2對無功補(bǔ)償裝置的柜內(nèi)進(jìn)行規(guī)劃布局

無功補(bǔ)償裝置柜內(nèi)布局是否合理會對電容的壽命產(chǎn)生一定的影響，由于電抗器屬于比較典型的易發(fā)熱元件，電抗器的熱量可能會導(dǎo)致縮短的電容器使用壽命，嚴(yán)重的可能對電容器造成破壞。根據(jù)電子廠商分析報(bào)告了解到當(dāng)溫度上升7℃時(shí)，電容器的使用壽命會減半，；所以此次改造中對電容器進(jìn)行單獨(dú)的放置，將無功補(bǔ)償柜主要分成兩部分，其中一部分用來安裝電抗器，另一部分用來安裝主要的電容和熔斷器以及交流接觸器等，且在電抗器柜上方部分加設(shè)風(fēng)扇以用來散熱，避免因熱量過大而損壞電容器。

3.1.3科學(xué)設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償裝置柜內(nèi)的散熱系統(tǒng)

此次對無功補(bǔ)償裝置柜內(nèi)的散熱通道也進(jìn)行了改造，經(jīng)過詳細(xì)的規(guī)劃，對其采用了強(qiáng)制通風(fēng)的方式，將裝置內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)在濾波補(bǔ)償柜前門下方和后門的下方，而出風(fēng)口被放置在柜門后方的上部，通過此種方式將通風(fēng)道路改造為下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)的方式。

同時(shí)，在無功補(bǔ)償柜內(nèi)電容器的左右安裝了兩個(gè)用于監(jiān)控溫度的測試點(diǎn)，并且設(shè)置好將風(fēng)扇的開關(guān)與溫度聯(lián)系在一起，如果在電容器附近的溫度被檢測到超過40℃時(shí)系統(tǒng)會自動開啟風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)降溫，從而避免出現(xiàn)由于溫度過高而損壞電容器的情況。

3.2選擇合理的電容器

3.2.1對電容器進(jìn)行科學(xué)的測算其抗壓等級

對于以往電容器出現(xiàn)故障的頻率較高，主要是因?yàn)槟蛪旱燃壿^低而導(dǎo)致，原選用的電容器耐壓等級大多為400V，不過由于城市范圍較大使電壓經(jīng)常出現(xiàn)波動的情況，在夜間時(shí)電壓有時(shí)會達(dá)到430V左右，就超出了電容器的耐壓等級，造成電容器發(fā)生的損壞；因此，在選擇電容器時(shí)要選擇耐壓等級高于480V的電容器。

3.2.2選用高質(zhì)量的電容器

原有的無功補(bǔ)償裝置采用的電容器大都是外放置的放電電阻和電容器電纜公用電容器接線端子，放熱電阻由于發(fā)熱會傳輸?shù)诫娎|，導(dǎo)致電纜由于過熱而發(fā)生燒毀的現(xiàn)象，此次改造選擇科貝爾電容器，其放電的電阻連接位置與電纜進(jìn)行區(qū)分，可預(yù)防放置電阻過熱傳到電纜而出現(xiàn)電纜燒毀的現(xiàn)象。

四、改造后效益分析

改造無功補(bǔ)償裝置后，三樞紐的功率因數(shù)由原有的0.88提高至0.96，減少了電費(fèi)的支出。

進(jìn)行改造后的電壓畸變率也由原來的1.5%降低到1.2%，濾波效果大為改善，也因此減少了諧波造成的損失，增加了設(shè)備的正常使用壽命，極大的降低了設(shè)備維修費(fèi)用，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

我國的電價(jià)力調(diào)電費(fèi)大部分是由供電局來合理根據(jù)因素進(jìn)行獎罰的，以0.9為標(biāo)準(zhǔn)值，低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，就要按照一定的比例進(jìn)行罰款，高于這個(gè)就會相應(yīng)的獎勵，改造前的功率因數(shù)在0.89左右，改造后提升至0.95，電費(fèi)中的力調(diào)電費(fèi)從罰款電費(fèi)總額的0.5%，變成獎勵0.75%，這樣就可以節(jié)約1.25%的電費(fèi)，三樞紐每月電費(fèi)320萬元，由此計(jì)算，每月節(jié)約電費(fèi)約四萬余元，一年節(jié)約電費(fèi)近50萬元。

五、結(jié)論

對無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行科學(xué)的改造，不僅有效的減少了電費(fèi)的支出，由于控制了功率因數(shù)，大大的提高了供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。通過對無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行科學(xué)改造后加強(qiáng)了對硬件的使用，有效的避免了由于溫度過高而造成的電容器或其他電器元件損壞的現(xiàn)象，極大的減少了供電企業(yè)維修的支出，促進(jìn)供電企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廖曉鐘. 控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2] 中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院有限公司. 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司河南鄭州數(shù)據(jù)中心（中原基地）可行性研究報(bào)告[R]. 鄭州：中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院有限公司，2011.