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、變壓器等。供電系統(tǒng)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。如選用電動機時，應(yīng)盡量選擇鼠籠式電動機等。

    ②選用設(shè)備時，盡量避免輕載運行。如選用電動機、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、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，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，或者將電動機接線采用星型接法。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)

    在供電系統(tǒng)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。對于用戶供電系統(tǒng)，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)供電系統(tǒng)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?？蓪崒崟r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、機械制造、化工、造紙、紡織、煤炭、造船、通訊、建材、機場、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，而電機至母排段并未得到補償，由于高壓機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，使電機兩端的電壓降低。對于感應(yīng)電動機，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%，使電動機難以帶負(fù)荷啟動，而且影響電機的使用壽命。

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，擴容方便，維護(hù)方便，效果。

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.

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[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.