淺析無功補償?shù)膽?yīng)用

摘  要：介紹無功補償?shù)囊饬x，無功補償?shù)脑?、概念及相關(guān)知識，結(jié)合某廠實際情況淺析無功補償在高、低壓配電系統(tǒng)中的重要性及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：低壓無功補償；并聯(lián)電容器；功率因數(shù)

1 無功功率的產(chǎn)生及定義

    交流電路中，由于感性或容性負(fù)載的存在，建立電感的磁場或電容的電場都需要電源多提供一部分不做機(jī)械工的功率，稱為無功功率。無功功率把電能裝換成另一種形式的能量，其不直接消耗電能，這也是各種電氣設(shè)備能夠做功的必要條件，并且使這種能量在電網(wǎng)中進(jìn)行周期性的轉(zhuǎn)換。電流在電容原件中做功時，電流是超前電壓90º的，在同一電路工作中，電感產(chǎn)生電流與電容產(chǎn)生電流的方向是相反的，并且相差180º。

2 無功補償?shù)囊饬x

   一般大型企業(yè)采用大量用電設(shè)備，包括電感電動機(jī)、變壓器等。中既包括有功功率，又包括無功功率，使發(fā)電設(shè)備和輸電設(shè)備不能充分發(fā)揮作用，并增加輸電線路的功率損耗和電壓損失，故提高用戶的功率因數(shù)有如下益處。①提高電力系統(tǒng)的供電能力；②減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量；③降低網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗。

3 無功補償?shù)姆椒?/strong>

    為了提高功率因數(shù)，要盡可能的減少電力系統(tǒng)中各個設(shè)備所消耗的無功功率。特別是減少負(fù)荷，減少設(shè)備從電網(wǎng)中取用的無功功率，使電網(wǎng)在輸送有功功率時，少輸送或不輸送無功功率。

3.1 選擇正確電氣設(shè)備

    ①選擇間隔小，電阻小的電氣設(shè)備。如選用電動機(jī)時，應(yīng)盡量選擇鼠籠式電動機(jī)等。

    ②選用設(shè)備時，盡量避免輕載運行。如選用電動機(jī)、變壓器時，應(yīng)盡量選擇容量合適的型號。

3.2 合理運行電氣設(shè)備

    ①電動機(jī)、變壓器杜絕輕載運行。針對負(fù)荷小于40%額定功率的電動機(jī)，在滿足其啟動條件和穩(wěn)定工作等硬性條件下，可以更換小容量的電機(jī)，或者將電動機(jī)接線采用星型接法。針對平均負(fù)荷小于30%的變壓器，可以更換成小容量的變壓器，或者調(diào)整參數(shù)負(fù)荷。

    ②嚴(yán)格按照調(diào)度制度，合理安排生產(chǎn)作業(yè)時間，控制設(shè)備空載運行。

    ③提高設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和檢修質(zhì)量，確保電動機(jī)的實際運作情況，符合電磁特性負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 人工補償提高功率因數(shù)

    人工補償提高功率因數(shù)的做法是采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備來就地補償用電設(shè)備所需要的無功功率，以減少線路中的無功輸送。

3.4 并聯(lián)電力電容器組提高功率因數(shù)

3.4.1 電容并聯(lián)補償?shù)墓ぷ髟?/strong>

    在國內(nèi)的大型企業(yè)中，大部分是電感性和電阻性的負(fù)載。因此總的電流Ì將滯后電壓一個角度Φ。如果裝設(shè)電容器，并與負(fù)載并聯(lián)，則電容器的電流Ìc將抵消一部分電感電流Ìl,從而使無功電流Ìl 減小到Ìl'，總的電流Ì減少到Ì'，功率因數(shù)則由cosΦ提高到cosΦ'，如果電容器容量選擇得當(dāng)，可使Φ減少到0而cosΦ提高到1，這就是并聯(lián)補償?shù)墓ぷ髟怼?/p>

3.4.2無功補償區(qū)

    在中為提高功率因數(shù)，通常采用將電力電容器組并聯(lián)或者運用其他無功補償裝置。這樣就需要考慮電力電容器組裝設(shè)的地點，不同的裝設(shè)地點，得到的無功補償區(qū)及其取得的補償效益是不同的。對于用戶，電力電容器組的設(shè)置有高壓集中補償、低壓成組補償和就地補償三種方式。

    ①高壓集中補償方式。優(yōu)點：采用高壓集中補償?shù)某跗?，投資要求較低。6~10KV母線上產(chǎn)生的無功功率其曲線變化比較平穩(wěn)，便于運行管理和調(diào)節(jié)，而且利用率高，可提高企業(yè)的變壓器的負(fù)荷能力。 缺點：高壓集中補償方式對環(huán)境要求高，需要設(shè)有專門的電容器室，并且通風(fēng)好，室內(nèi)溫度適宜，并要求有可靠的放電設(shè)備。但是其經(jīng)濟(jì)效果較差，因為只能補償6~10KV電源方向上產(chǎn)生的無功功率和所有向該母線供電的線路上的無功功率，而對于負(fù)荷方向的電網(wǎng)并沒有無功補償效果。高壓集中補償雖然對本企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益較差，但從整體上完善了地區(qū)電網(wǎng)，提高了區(qū)域大電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以至今仍是城市及大中型工礦企業(yè)采用的主要無功補償方式。

    ②低壓成組補償方式。優(yōu)點：補償區(qū)域大于高壓集中補償區(qū)域，使用用戶能夠獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。而且投資小，通常安裝在低壓配電室，平時運行維護(hù)和管理方便安全。

    ③分散就地補償方式。優(yōu)點：這種方式是將電容組分別裝設(shè)在各組用電設(shè)備上，或安裝在單獨的大容器電動機(jī)處。與用電設(shè)備要同時啟用，同時運行，但不能共用一套控制系統(tǒng)。

4 某廠現(xiàn)有的無功補償措施及建議

4.1 某廠現(xiàn)在采用的是高壓集中補償和低壓組成組補償

    從效果來看，高壓集中補償采用了高壓無功自動補償裝置，可根據(jù)控制器對系統(tǒng)無功的采樣，自動分組投切電容器組，使月平均功率因數(shù)穩(wěn)定在0.95以上，無功自動投切成套裝置每套容量為2200kVar,每組容量分別為450kVar、750kVar、1000kVar，可實現(xiàn)459、750、1000、1200、1450、1750、2000kVar，七級投切。可實實時顯示系統(tǒng)電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)?？稍诤笈_控制計算機(jī)顯示電容器投切及切除情況，引入控制信號于接點電容器進(jìn)行投切控制。在外部故障或停電時自動退出，送點后自動恢復(fù)運行。

    低壓成組補償采用安科瑞ANSVC低壓無功功率補償裝置，適用于頻率50Hz電壓0.4kV電網(wǎng)的無功功率自動補償，它集無功補償、電網(wǎng)監(jiān)測于一體，不但可以通過投切電容器組來補償電網(wǎng)中的無功損耗，提高功率因數(shù)，降低線損，從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量，同時還能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等電量參數(shù)。

功能特點

    組成要素：柜體、無功補償控制器、復(fù)合開關(guān)、電抗器、浪涌保護(hù)器、電容器組等。具有快速的響應(yīng)速度，可連續(xù)無級調(diào)節(jié)、無涌流、拉弧，無機(jī)械開關(guān)使用壽命的限制。

應(yīng)用領(lǐng)域

    電力、汽車、冶金、鐵道、石油、港口、輕工、機(jī)械制造、化工、造紙、紡織、煤炭、造船、通訊、建材、機(jī)場、大型場館、高層建筑等場所配電系統(tǒng)。

4.2建議某廠的一些單臺高壓電機(jī)加設(shè)就地補償裝置

4.2.1原因

    由于變電所的高壓集中補償，只補償6000母排至電網(wǎng)段，而電機(jī)至母排段并未得到補償，由于高壓機(jī)電的電纜距離比較長，這樣在電纜上的損耗就比較大，而且增加了線路上的壓降，使電機(jī)兩端的電壓降低。對于感應(yīng)電動機(jī)，其轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低10%，轉(zhuǎn)矩則降低到81%，使電動機(jī)難以帶負(fù)荷啟動，而且影響電機(jī)的使用壽命。

4.2.2 就地補償裝置解決方案

    安科瑞AZC系列智能電容器由智能測控單元、晶閘管復(fù)合開關(guān)電路、線路保護(hù)單元、兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成，替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動無功補償裝置，改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，具有更好的補償效果。

    AZCL系列智能集成式諧波抑制電力電容補償裝置是以低壓電力電容器、高性能電抗器、高可靠投切開關(guān)、控制系統(tǒng)為主體，采用微電子軟硬件技術(shù)、微型傳感器技術(shù)、微型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電器制造技術(shù)等新技術(shù)成果，將其智能化，實現(xiàn)低壓無功補償功能，能夠可靠工作。主要應(yīng)用于諧波十分嚴(yán)重場合的無功補償，能夠可靠運行，不會產(chǎn)生諧振，在一定程度上有吸收消除諧波的功能，其中串接7%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為5次、7次及以上的電氣環(huán)境，串接14%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為3次及以上的電氣環(huán)境。

功能特點

    過零投切，分相補償，溫度保護(hù)，缺相保護(hù)，過壓、欠壓保護(hù)；

    諧波功能，智能網(wǎng)絡(luò)控制，高可靠性；

    積木結(jié)構(gòu)，接線簡單，擴(kuò)容方便，維護(hù)方便，*。

應(yīng)用領(lǐng)域

    成套柜、戶外配電箱、城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)、廠礦企業(yè)、石油化工、民用建筑、市政商業(yè)建筑、軌道交通配電系統(tǒng)等領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒有明.現(xiàn)代供電技術(shù)[M]中國電力出版社,2007.

[2]唐志平.供配電技術(shù)[M]北京:電子工業(yè)出版社,2005.

[3]靳龍章,丁毓山.電網(wǎng)無功補償實用技術(shù)[M]北京:水利水電出版社,1997.

[4]安科瑞電氣股份有限公司無功補償解決方案.