改造低壓電容補(bǔ)償?shù)倪^程研究及效益分析

榮 敏

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司焦化廠， 河北 邯鄲 056015）

1 低壓電容補(bǔ)償現(xiàn)狀介紹及分析

眾所周知，在整個(gè)輸電配電過程中，要想電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，就必須要有無功功率補(bǔ)償，為了做好這個(gè)工作，近幾年全國供電部門對各個(gè)用電部門提出了硬指標(biāo)要求，要求功率因數(shù)不得低于0.9，否則將進(jìn)行相應(yīng)處罰[1-3]。為了做好這項(xiàng)工作，單位狠抓落實(shí)，提高責(zé)任心，對產(chǎn)品的出廠負(fù)責(zé)，努力做好高低壓電容補(bǔ)償工作以及新舊設(shè)備調(diào)試工作，以保證設(shè)備正常運(yùn)行。在調(diào)高功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，降低整個(gè)過程線路的損耗，在節(jié)能上保證電力系統(tǒng)的工作效率。

目前所轄區(qū)域回收、煉焦、筒倉等共計(jì)有7 個(gè)變電所14 套低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)。在區(qū)域內(nèi)廣泛使用的交流異步電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電動(dòng)葫蘆、加熱器等用點(diǎn)設(shè)備都是感性負(fù)載。這些感性負(fù)載在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換過程中，使加在其上的電壓超前電流一個(gè)角度，這個(gè)電流（既有電阻又有電感的線圈中流過的電流）可分解為與電壓相同相位的有功分量和落后于電壓向量90°的無功分量。無功產(chǎn)生無功電流和無功功率。目前變電所內(nèi)低壓補(bǔ)償柜皆出現(xiàn)過補(bǔ)償、過電流等情況，導(dǎo)致熔斷器燒毀、電容器鼓包等情況發(fā)生[4]。當(dāng)功率因數(shù)很低時(shí)，增長線路電流使得線路損耗增大，造成電能浪費(fèi)。線路電流增大使電壓降低，會影響設(shè)備使用；其次線路電流過大，也會導(dǎo)致兩處受電智能開關(guān)插件溫度升高，在大容量設(shè)備啟動(dòng)過程也極易造成供電不穩(wěn)定。

2 改造低壓電容補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)難點(diǎn)

2.1 主要的技術(shù)難點(diǎn)

部分區(qū)域內(nèi)低壓電容補(bǔ)償設(shè)備陳舊，控制器多采用手動(dòng)調(diào)檔控制電容切投，自動(dòng)模式下無法運(yùn)行或運(yùn)行不夠智能，且控制器種類不統(tǒng)一，損壞后無相應(yīng)備件匹配，新采購備件的電容補(bǔ)償控制器功能豐富，接線方式與舊控制器不同。

2.2 原有控制方式隱患

煤焦區(qū)域內(nèi)電容補(bǔ)償配電柜接線皆采用熔斷器、接觸器、熱繼電器加電容器這種接線方式，如果某相或者某兩相線路出現(xiàn)故障，往往會造成熔斷器燒毀，發(fā)生單相斷路、三相斷路，甚至?xí)虬l(fā)熱導(dǎo)致火災(zāi)，給配電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性帶來安全隱患。

3 采取的主要措施及達(dá)到的目標(biāo)

3.1 主要措施

經(jīng)與車間技術(shù)工程人員溝通，并查詢電氣設(shè)計(jì)相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出低壓電容補(bǔ)償恢復(fù)具體方案。根據(jù)方案進(jìn)行優(yōu)化改造，降低配電線路無功電能的輸送，減少配電線路上的電能損耗；挖掘設(shè)備的潛力，提高設(shè)備的出力，充分提高設(shè)備的利用率；補(bǔ)償感性無功，提高功率因數(shù)，節(jié)約電能，減少電費(fèi)開支；提高電壓，改善電能質(zhì)量。對于控制器損壞的電壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)，采用新的過壓、過流保護(hù)控制器，研究分析各端子接線方式，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整模塊參數(shù)[5]。將損壞的低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)重新整理，更換接觸器、電容、熱繼電器，同時(shí)將熔斷器更換為相應(yīng)容量的空氣斷路器，電容也采用安全系數(shù)更高的自愈式電容器。通過進(jìn)一步采取外接電阻放電措施，優(yōu)化電容切除后放電功能，短時(shí)將電容電壓降低到50 V 以下。

3.2 達(dá)到的目標(biāo)

具體的低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)接線以CGDL-JKW-12SD控制器為例，該補(bǔ)償控制器電壓的變化范圍小，因此對電壓的測量精度要求不高，通常有1%的測量精度就夠了，通常情況下，不測量電壓也可以實(shí)現(xiàn)很好的無功補(bǔ)償控制[6]。“延時(shí)”整定、切投的延時(shí)時(shí)間應(yīng)在10～120 s 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)“靈敏度”整定，電流靈敏度不大于0～2 A。投入及切除門限整定，其功率因數(shù)應(yīng)在0.85（滯后）～0.95（超前）范圍內(nèi)整定。同時(shí)可對過壓保護(hù)設(shè)量、顯示設(shè)置、循環(huán)投切功能進(jìn)行調(diào)整。如下頁圖1 所示，該控制器功能簡單、利于維護(hù)，系統(tǒng)優(yōu)化改造完成后，使得所轄區(qū)域內(nèi)的低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)運(yùn)行率為100%，功率因數(shù)區(qū)穩(wěn)定在0.90～0.95 之間，同時(shí)可以使受電智能開關(guān)電流降低20%左右，有效避免觸頭發(fā)熱。提高了功率因數(shù)，節(jié)約了電能，減少了電費(fèi)開支，提高了電壓，改善了電能質(zhì)量。

圖1 CGDL-JKW-12SD 控制器接線圖（取樣電壓380 V）

通過認(rèn)真細(xì)致安排，集中力量利用15 d 時(shí)間完成了對煤焦區(qū)域低壓變電所內(nèi)電容補(bǔ)償柜的改造。以筒倉新設(shè)備電容補(bǔ)償為依據(jù)[7]，具體工作內(nèi)容包括：對于控制器損壞的電壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)，采用新的過壓、過流保護(hù)控制器，研究計(jì)算無功功率，分析實(shí)際情況，重新接線，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整參數(shù)；對損壞的低壓電容補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行重新整理，更換接觸器、電容、熱繼電器，同時(shí)將熔斷器更換為空氣開關(guān)，電容采用自愈式電容器；將熔斷器更換為小型斷路器，主要考慮到熔斷器安裝和維護(hù)不方便，如果運(yùn)行中某一組出現(xiàn)故障需要檢修處理時(shí)，需要關(guān)閉補(bǔ)償柜的總電源才可進(jìn)行，這樣會造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，其次熔斷器一旦因?yàn)楣收弦鹑蹟?，必須更換新熔斷器，不可恢復(fù)，增加了成本，而小型熔斷器使用方便，有故障開關(guān)就會動(dòng)作，故障處理完畢后，即可恢復(fù)正常做工；優(yōu)化電容切除后放電功能，短時(shí)將電容電壓降低到50 V 以下；加大點(diǎn)檢力度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，防止一般性故障導(dǎo)致電容補(bǔ)償系統(tǒng)故障；同時(shí)對運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)、鞏固[8]。

4 改造情況及效果

根據(jù)2019 年實(shí)際情況，設(shè)備采購費(fèi)用如表1 所示。

表1 設(shè)備采購費(fèi)用表

改造費(fèi)用大概投入在2 萬元左右，通過對篩焦變電所、工藝循環(huán)水變電所等投入電容后統(tǒng)計(jì)，受電電流降低幅度平均都在200 A 左右。這樣一來，對于單臺1 000 kVA/400 V 或者6 000 kVA/400 V 變壓器來講，每小時(shí)節(jié)電量約為7 kW·h。

所轄區(qū)域共計(jì)變壓器22 臺，每天運(yùn)行24 h，全年共365 d，共計(jì)節(jié)電為22×24×365×7=1 349 040 kW·h，企業(yè)工廠按照峰谷平電量的平均值0.55 元/（kW·h）電費(fèi)計(jì)算，全年節(jié)約電費(fèi)共計(jì)1 349 040×0.55≈74 萬元。在目前電力不平衡、高煤價(jià)、局勢不穩(wěn)定的情況下，此次節(jié)電改造的社會效益明顯。

5 維護(hù)保障工作

1）進(jìn)一步細(xì)化完成點(diǎn)檢路線的規(guī)劃，保證完成點(diǎn)檢計(jì)劃，包括測溫、切投情況、電容器各元器件檢查等方面，此過程按周期進(jìn)行。并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，定期安排停電檢修。

2）對存在季節(jié)性特點(diǎn)的設(shè)備故障，細(xì)化設(shè)備種類，按設(shè)備的重要級別進(jìn)行傾向性管理，特別是夏季高溫室內(nèi)制冷效果差的時(shí)候，要仔細(xì)檢查電容器外殼是否膨脹，是否存在漏油、滲漏現(xiàn)象，以及電容器外殼有無放電痕跡、雜聲有無異常等。

3）很好地完成了對電氣設(shè)備維保人員的電氣培訓(xùn)與合作。

4）與設(shè)備管理人員交流點(diǎn)檢經(jīng)驗(yàn)、借鑒成熟點(diǎn)檢經(jīng)驗(yàn)。

5）進(jìn)一步向點(diǎn)檢問題一條龍方向努力，保證每一個(gè)備件、隱患等都能有據(jù)可依。

6 結(jié)語

無功補(bǔ)償作為電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要手段，對提高系統(tǒng)電壓水平、降低線路損耗、改善電工廠功率因數(shù)、增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性起著十分重要的作用。接下來還需設(shè)備管理維護(hù)者進(jìn)一步從節(jié)能降耗、安全用電、優(yōu)化控制方面來助力企業(yè)良性發(fā)展。