光纖制造廠低壓無功補(bǔ)償?shù)倪x擇

龔劍

摘要：針對(duì)目前精密電子廠房諸如光纖廠房內(nèi)用電負(fù)荷以及目前市場常見的幾種無功功率補(bǔ)償產(chǎn)品的特性，進(jìn)行對(duì)比，選擇最適合該生產(chǎn)廠房的無功補(bǔ)償產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：光纖廠房 ?無功補(bǔ)償

一、光纖廠房中無功的來源

隨著社會(huì)數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，全社會(huì)對(duì)通信傳輸載體有很大的需求，因此光纖光纜制造業(yè)飛速發(fā)展。光纖的制作即將制備好的光纖預(yù)制棒加熱熔融后，拉制成直徑符合要求的細(xì)小光纖纖維，同時(shí)為其涂上彈性涂料。

目前國內(nèi)光纖制作的拉絲塔主要的用電設(shè)備是高溫爐、UV固化爐、收線篩選設(shè)備、拉絲生產(chǎn)控制設(shè)備等，以及冷卻系統(tǒng)的空調(diào)器、風(fēng)機(jī)、水泵等外圍設(shè)備。

高溫爐：目前市場上使用較多的高溫爐主要采用高頻感應(yīng)加熱技術(shù)，將工頻轉(zhuǎn)換成頻率更高的交流電，利用電磁感應(yīng)原理加熱。將光棒放在高頻磁場內(nèi)，磁力線會(huì)切割光棒，在光棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢、高頻電流，使光棒發(fā)熱。高溫爐功率因數(shù)在0.9以上。

UV固化爐：UV是ultra violet的縮寫[1]，意為紫外線。UV固化爐工作原理是通過控制燈管電壓，使燈具發(fā)出紫外線光，固化熔融狀態(tài)的光纖預(yù)制棒。用電設(shè)備主要為發(fā)光燈具，功率因數(shù)在0.92左右。

篩選及收線設(shè)備：被拉制出來的光纖需要進(jìn)行一定抗拉強(qiáng)度的篩選。通常方法是將光纖從牽引輪上放出來后，由一個(gè)篩選牽引輪牽引，經(jīng)過一個(gè)旋轉(zhuǎn)的篩選輪，依靠篩選輪的進(jìn)口速度和出口速度差，在光纖上產(chǎn)生軸向張力來完成的。主要用電負(fù)荷為電機(jī)，功率因數(shù)0.8左右。

冷卻系統(tǒng)：采用空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)及水泵循環(huán)系統(tǒng)等為整條生產(chǎn)線提供冷源。此部分絕大部分用電負(fù)荷為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，為感性負(fù)載，使用過程中會(huì)吸收容性無功。功率因數(shù)在0.8-0.85之間。

可見，拉絲塔自身設(shè)備功率因數(shù)高，使用無功少。大部分無功功率使用設(shè)備為其外圍設(shè)備，空調(diào)器、水泵、風(fēng)機(jī)等諸如此類的電機(jī)感性負(fù)載。

二、無功補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

當(dāng)用電負(fù)荷吸收無功功率過多，然而沒有進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)造成諸多不利下影響。無功的不足會(huì)引起系統(tǒng)電壓水平的下降，電壓偏移過大會(huì)影響用電設(shè)備的運(yùn)行特性，而且還影響到用電設(shè)備所取用的功率，對(duì)系統(tǒng)帶來不利影響。為了保證系統(tǒng)電壓必須具有充足的無功功率[2]。因此各地區(qū)供電部門對(duì)用電單位提出其要求整體功率因數(shù)需在0.9及以上（各地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不一），所以，每個(gè)用電單位在向電力部門報(bào)建申請(qǐng)供電時(shí)，必須考慮其無功補(bǔ)償。

三、常見的低壓無功補(bǔ)償產(chǎn)品

由于光纖生產(chǎn)中無高壓設(shè)備，因此有效的無功補(bǔ)償方式為低壓就地補(bǔ)償。無功補(bǔ)償?shù)姆绞綇耐秸{(diào)相機(jī)、靜止式靜態(tài)無功補(bǔ)償MSC、靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC）發(fā)展至高級(jí)動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器（SVG）[3]等。

1、同步調(diào)相機(jī)：原理可視為一臺(tái)不帶機(jī)械負(fù)載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。因此總是在接近于零的電磁功率和零的功率因數(shù)情況下運(yùn)行的。近似認(rèn)為只向電力系統(tǒng)提供無功功率。由于其運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、響應(yīng)慢，小容量投入費(fèi)用較高等缺點(diǎn)。目前已屬于淘汰技術(shù)，但樞紐變電站、HVDC換流站等需要大容量集中補(bǔ)償?shù)胤饺栽谑褂谩?/p>

2、靜止式靜態(tài)無功補(bǔ)償MSC：用斷路器或接觸器分級(jí)投切電容，其控制器簡單，投資少。缺點(diǎn)是投切電容器時(shí)常會(huì)引起較為嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，易造成接觸點(diǎn)燒焊，而且使補(bǔ)償電容器內(nèi)部擊穿，所受的應(yīng)力大，維修量大。主要適用無功量穩(wěn)定，不需頻繁投切電容補(bǔ)償?shù)挠脩簟?/p>

3、靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償SVC：分級(jí)先由可控硅在電壓過零時(shí)投入電容，再由磁保持交流接觸器觸點(diǎn)并聯(lián)閉合，可控硅退出，電容器在磁保持交流接觸器觸點(diǎn)閉合下運(yùn)行。在380V低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用較多。無涌流，無觸點(diǎn)，投切速度快，級(jí)數(shù)分得足夠細(xì)化，基本上可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)。

4、高級(jí)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償SVG：

SVG是當(dāng)今無功補(bǔ)償裝置領(lǐng)域新技術(shù)的代表，是基于大功率逆變器的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。SVG的基本原理就是將自換相橋式電路并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過調(diào)節(jié)橋式電路，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)功率無功補(bǔ)償?shù)哪康?。作為有源形補(bǔ)償裝置，不僅可以跟蹤沖擊型負(fù)載的沖擊電流，而且可以對(duì)諧波電流也進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。

四、光纖廠應(yīng)選擇的產(chǎn)品

針對(duì)光纖制造廠負(fù)荷的特點(diǎn)：光纖行業(yè)負(fù)載三相相對(duì)平衡，光纖生產(chǎn)設(shè)備功率因數(shù)高，外圍設(shè)備以電動(dòng)機(jī)為主，功率因數(shù)在0.8左右，生產(chǎn)過程比較連續(xù)，短時(shí)工作制設(shè)備很少。因此其無功補(bǔ)償要求相對(duì)較低，無功補(bǔ)償?shù)娜萘靠梢愿鶕?jù)設(shè)備同時(shí)投入的最大量選擇。

光纖制造廠低壓無功補(bǔ)償一般安裝于自建變配電站的低壓母線上，但隨著用戶負(fù)荷的波動(dòng)，變電站電容器就得頻繁投切，而電容器的投切過程最容易產(chǎn)生操作過電壓，這對(duì)電容器的安全和壽命以及系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備的安全運(yùn)行都造成了極大的隱患。負(fù)荷停機(jī)而用戶電容器不停就會(huì)造成無功倒送。還有些用戶為提高末端電壓多投電容器也造成無功倒送，使得變電站無法達(dá)到電壓及功率因數(shù)同時(shí)達(dá)標(biāo)。

因此適合光纖廠房低壓就地?zé)o功補(bǔ)償方式有SVC和SVG。

SVC是目前相對(duì)先進(jìn)實(shí)用技術(shù)，在輸配電電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用;高級(jí)無功發(fā)生器SVG是一種更為先進(jìn)的新型靜止型無功補(bǔ)償裝置，是靈活柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)和定制電力技術(shù)的重要組成部分，現(xiàn)代無功功率補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。

五、結(jié)論

光纖制造生產(chǎn)過程中，會(huì)有各用電設(shè)備的陸續(xù)投切，導(dǎo)致整個(gè)廠房的無功功率使用量在不停的變化，SVC和SVG無功補(bǔ)償方式能夠滿足工藝生產(chǎn)的要求。

SVG和SVC相比，在系統(tǒng)電壓很低的情況下，仍能輸出額定無功電流，而SVC補(bǔ)償?shù)臒o功電流隨系統(tǒng)電壓的降低而降低。SVG響應(yīng)時(shí)間段，能從容性無功到感性無功連續(xù)平滑調(diào)節(jié)。因此光纖廠房中使用SVC能滿足使用要求，但在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，優(yōu)先選用先進(jìn)產(chǎn)品SVG是第一選擇。

[1]劉園園.光纖光纜生產(chǎn)中UV固化度的影響因素研究[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2017， （2）.2-3

[2]趙儀軒.無功補(bǔ)償對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的影響[J].城市建設(shè)理論研究，2016， （12）.12-13

[3]李鑫文.工廠供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)淺析[J].信息系統(tǒng)工程2019， （2）.2-3