淺談工廠供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償

王會賢

摘要：現(xiàn)階段，我國工業(yè)化進(jìn)程不斷加劇，在工廠的供配電系統(tǒng)中，輸出功率包括有功功率、無功功率2個部分，前者是電氣設(shè)備直接消耗的電能，后者是建立磁場和電場占用的電能，為了降低整個系統(tǒng)的功耗，一般會采用無功補(bǔ)償系統(tǒng)。該文首先分析了供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)囊饬x，然后介紹了工廠供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)念愋?，最后闡述了無功補(bǔ)償裝置的選擇方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：工廠;供配電系統(tǒng);無功補(bǔ)償

引言

在工業(yè)化背景下，工業(yè)對電力的需求最為突出。在電力資源有限的情況下，工業(yè)對電力的需求增長加劇了電能緊張的問題。同時(shí)，部分工廠在工業(yè)生產(chǎn)中，由于管理不善，導(dǎo)致電能浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了工廠的經(jīng)營與發(fā)展。整體看來，我國工業(yè)工廠對有功電能的使用率較低，能源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。目前，我國一線城市大力推廣電氣節(jié)能技術(shù)，并將其應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，取得了一定的效果。面對電力能源日益緊張的情況，對工廠供配電系統(tǒng)中節(jié)能措施進(jìn)行研究是十分必要的，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1工廠供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)哪康暮鸵饬x

（1）降低工程電費(fèi)的支出。正常情況下，在工廠的總投入資金中，電費(fèi)會占有較大的一部分?；诖?，如果工廠想提高生產(chǎn)效益，就需要來降低成本，而電費(fèi)作為成本中比較大的部分，有很大的下降空間，所以要大力發(fā)展工廠供配電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償。工廠使用的電能大多來自供電公司，供電公司傳輸來的電能在工廠內(nèi)轉(zhuǎn)化為有功功率和無功功率，如果在生產(chǎn)工作中，無功功率占有較大的比重，那么肯定會導(dǎo)致成本過高，就需要降低無功功率的消耗，提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，使用更小的消耗來完成工作任務(wù)，大幅度的節(jié)約電能，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益。（2）減少電壓的損失。如果工廠在進(jìn)行生廠工作時(shí)，有過大的無功功率的消耗，那么將會造成電壓的損失過大，勢必會影響工廠內(nèi)其他設(shè)備的正常電壓供給和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果工廠應(yīng)用了供配電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，這類問題將會迎刃而解，可以大大提升功率因數(shù)，從而穩(wěn)定供配電系統(tǒng)的電壓供給，使工廠內(nèi)其他生產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高生產(chǎn)效率。（3）降低變壓器容量。變壓器是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，選擇變壓器時(shí)，容量大小是一個關(guān)鍵要素。系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償后，變壓器的視在功率明顯降低，對于工廠而言，變壓器的選擇難度減小，即使選用容量較小的變壓器，也能滿足生產(chǎn)需求。相比于大容量變壓器，小容量變壓器不僅成本低，而且運(yùn)行過程中的電能損耗小，也是降低工廠生產(chǎn)成本的有效途徑。

2 工廠供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)念愋?/p>

2.1高壓集中補(bǔ)償

從結(jié)構(gòu)組成來看，高壓無功集中補(bǔ)償裝置包括 ：①控制器 ;②高壓真空開關(guān)（或真空接觸器）;③高壓電容器組;④電抗器;⑤放電線圈;⑥避雷器;⑦輔助設(shè)備。工作原理是基于九區(qū)圖、模糊控制理論，依據(jù)電壓優(yōu)先、負(fù)荷無功功率、投切次數(shù)限量等條件，確定是否投切電容器組，促使母線電壓位于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)減小電耗的目標(biāo)。結(jié)合實(shí)際情況，高壓集中補(bǔ)償在工廠中的補(bǔ)償效果差，但優(yōu)點(diǎn)是投資小、施工簡單、方便維護(hù)，因此目前應(yīng)用比較普遍。

2.2低壓集中補(bǔ)償方式

在工廠供配電系統(tǒng)的低壓母線上連接無功補(bǔ)償設(shè)備，這就是低壓集中補(bǔ)償方式，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂票Ｗo(hù)的一種裝置，它可以良好的控制電容器的投切。低壓集中補(bǔ)償可以很清楚的了解接線，運(yùn)行的維護(hù)成本也比較小，能夠有效地提高補(bǔ)償效率，從而提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益，在工廠中也有著大面積的適應(yīng)。

3工廠供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的選擇

3.1普通補(bǔ)償裝置

在工廠的供配電系統(tǒng)中，普通無功補(bǔ)償裝置由電容器組、電容器支路保護(hù)、投切開關(guān)和自動補(bǔ)償裝置等組成。該補(bǔ)償裝置可以分組自動投切，但要減少電容器組的開合次數(shù)，以減少維修養(yǎng)護(hù)工作量，延長電容的使用壽命。結(jié)合實(shí)踐，選擇普通的無功補(bǔ)償裝置時(shí)，確保先投入、先切除，采用輪換循環(huán)投切，可對裝置產(chǎn)生保護(hù)作用，降低投資成本和維護(hù)成本。

3.2串聯(lián)電抗器

根據(jù)有效的調(diào)查，不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在很多的工廠內(nèi)的設(shè)備都存在一些具有不規(guī)則、波動較大的負(fù)荷，而且在設(shè)備啟動后還會有很多諧波，從而嚴(yán)重影響電壓的穩(wěn)定性，阻礙了設(shè)備的正常運(yùn)行。即使一些設(shè)備本身具有一定的抗諧波能力，但是還會受其影響而產(chǎn)生一些負(fù)面效應(yīng)。當(dāng)諧波的數(shù)目比較多時(shí)，會減少電容器的使用壽命，這些諧波具有一定的破壞性，使電容器的內(nèi)部零件受損。根據(jù)電容器的一些特點(diǎn)，還會放大諧波，加大了諧波對整個電力系統(tǒng)的干擾。

4工廠供配電系統(tǒng)中的節(jié)能措施

4.1提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

在選擇變壓器時(shí)要根據(jù)工廠的實(shí)際生產(chǎn)情況選擇合理的容量，盡量用最少數(shù)量的變壓器滿足工廠運(yùn)行的最大負(fù)荷量，以保證負(fù)荷、保證設(shè)備自然功率因數(shù)的前提下降低無功補(bǔ)償設(shè)備的容量，降低無功補(bǔ)償?shù)某杀尽Ｔ谶x擇變壓器時(shí)以非晶體鐵心變壓器等節(jié)能型變壓器為首選，相比同系列的工程配電系統(tǒng)，前者可以降低30%的空載損失。

4.2優(yōu)化供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一，合理設(shè)置保護(hù)裝置。為了提高工廠供配電系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性與安全性，一般情況下會配置微機(jī)綜合保護(hù)裝置，科學(xué)分配高低壓側(cè)電氣設(shè)備，開展熱穩(wěn)定試驗(yàn)。部分工廠工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)較多，因此對供電系統(tǒng)的可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求，因此往往選用直流屏保護(hù)裝置。在應(yīng)用直流屏保護(hù)裝置時(shí)，工廠須結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)斷路器的數(shù)量進(jìn)行配置。第二，高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在節(jié)能改造過程中，工廠必須要堅(jiān)持節(jié)能、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)適用性以及實(shí)事求是的原則，要保證電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能夠滿足電氣設(shè)備的用電需求，同時(shí)也要考慮優(yōu)化的成本。在配置變壓器時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合工廠的整體規(guī)劃、用電需求等情況選擇合適的型號，在相關(guān)條件都符合的情況下，優(yōu)先選擇有載油浸調(diào)壓變壓器。在設(shè)計(jì)低壓柜時(shí)，考慮固定式開關(guān)柜，減少費(fèi)用投入，提高經(jīng)濟(jì)效益。第三，合理配置變電所主接線。為了減少變電所主接線中性點(diǎn)接地系統(tǒng)故障、母線失壓故障、越級跳閘等現(xiàn)象，進(jìn)而影響供配電系統(tǒng)，在配置時(shí)可以采用高壓雙電源連接變電所與配電房方式提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，減少供電中斷情況。

4.3補(bǔ)償回路加裝有源濾波器

有源濾波器在諧波的大小與頻率都發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行無功補(bǔ)償，有效抑制傳統(tǒng)濾波器的缺點(diǎn)，以時(shí)域分析作為基礎(chǔ)，可以實(shí)時(shí)對發(fā)生畸變的諧波進(jìn)行跟蹤和補(bǔ)償，檢測的時(shí)候詳細(xì)明確，計(jì)算后得出補(bǔ)償電流信息，并與負(fù)載電流中需要補(bǔ)償?shù)闹C波相互抵消，得到的電流就是期望的電源電流，進(jìn)而有效保護(hù)用電設(shè)備，使設(shè)備正常運(yùn)行。想要讓有源濾波器做到完全補(bǔ)償，建議使用科學(xué)信號跟蹤系統(tǒng)，其可在最短時(shí)間內(nèi)做出判斷，從而使用比較穩(wěn)定可靠的電源作為無功補(bǔ)償元件。當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)還無法大范圍推廣，只能在部分工廠中使用有源濾波器，而且這些工廠對諧波要求敏感，使用的電氣設(shè)備都是精密儀器，應(yīng)用時(shí)不能存在差錯。

結(jié)語

供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償，可以提高功率因數(shù)、改善電壓質(zhì)量、減少電能損失、提升設(shè)備出力。文中以工廠供配電系統(tǒng)為例，介紹了高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、分散就地補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用。選擇無功補(bǔ)償裝置時(shí)，應(yīng)根據(jù)普通補(bǔ)償裝置、串聯(lián)電抗器、無功發(fā)生器的不同，制定合適的補(bǔ)償方案，保證供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益。

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