工業企業用電的無功功率補償技術分析

摘要：社會的發展與進步為電力行業的發展創造了有利條件，開拓了更加廣闊的發展空間。為了確保供電服務質量，要積極維護電力系統的電壓水平，加強用電無功補償，這樣不僅能夠有效控制線損，也能夠全面提升電壓水平，確保用戶合理用電。文章分析了工業企業用電無功補償技術。

關鍵詞：工業企業用電；無功功率；無功補償技術；電力系統；供電服務質量；電力能源 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2015）27-0144-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.074

現代社會是發展的社會，居民生活水平持續提高，整個社會對于電力資源、能源的需求量也不斷上升。在這種形勢下，就要求供電服務企業必須提高供電服務水平。電力系統所承受的負荷也逐漸上升，使得電網系統結構發生變化，對應的電壓分布也不均勻，要想解決這些問題，科學有效的方式就是采取無功功率補償技術，以此來確保電壓的合理供應、確保供電服務質量。

1 工業企業用電的無功補償簡介

工業企業多為高負荷用電用戶，為了確保自身享受到穩定的供電，就必須積極改善企業的功率因數，首先必須掌握不同類型功率因數科學的計算模式，這其中包括瞬間功率因數，通常能夠從計量儀器中明顯讀數，也可以借助于其他電能計量設備的數值來綜合分析、計算，通過分析瞬間功率因數，能夠科學預測工業企業在實際的生產、運轉時對應的無功功率狀況，對應選擇補償方法。月均功率因數的計算，則應該參照企業的有功、無功電度表等來科學衡量與計算。從工業企業大量的用電實踐得出，對于企業用電來說，其無功消耗主要和兩大設備有關，它們分別為感應電動機、變壓器，二者對企業無功消耗占據了80%～90%。因此，要想控制無功損耗，就必須設法做到兩點：（1）提升功率因數；（2）正確運用無功補償技術。前者就是要極力控制用電裝置自身的無功功率損耗，正確的方法就是科學、正確地優選合格的電氣設備，優化其運行方式，并加強其維修與維護。后者的補償技術則分為人工補償技術與動態補償技術，其中人工補償技術的重要思想就是額外配備補償裝置，從而來滿足企業的無功功率需求，保證其功率因數。

2 工業企業用電無功補償技術

2.1 科學優選電動機

正確選擇電動機的規格、類型以及容量等，確保其具備滿載工作能力。參照具體的生產環境特征，不同的電動機內部配置不同，其性能也有所差異，實際采購中必須密切關注其機械性能、電氣指標等。同容量的電動機，要優選高轉速電動機。同封閉式電動機相比，感應式電動機的電氣指標更高，且轉速更高，因此，要盡量避開封閉式電動機，優選感應式電動機，因為其空載狀態下，電流不會發生變化。相反，倘若使用大容量電動機，就有可能使其走向低負荷工作狀態，從而耗費了功率因數，也浪費了電能，所以也要使用容量合適的感應電動機。

處于運轉狀態的電動機，倘若長時間處于低負荷狀態，則有必要考慮調換電動機，調換好的電動機在實際使用前也要做好技術性能測試與檢查，確保其各項功能都處于穩定狀態，從而提高自然功率因數，控制電能的浪費。

2.2 控制定子繞組電壓

參照電機學的基礎理論可以知道，電動機的勵磁電流同附和到定子繞組電壓的平方為正比例關系，所以為了控制勵磁電流，可以先控制定子繞組電壓，以此來提升功率因數，具體的控制策略為：調整原來的△接線的定子繞組，使其變成Y接線，這樣電動機的各個項路的電壓就得到了有效控制，電動機的轉矩也會隨之發生變化，呈現下降趨勢，但是控制定子繞組電壓的方法的使用需要電動機處于特殊啟動狀態，那就是空載、輕載的狀態，而且也要提前對電動機進行檢查、驗證，確保其能夠正常啟動、安全運行等。

2.3 優選變壓器容量、數量以及運行模式

經過實踐的運用與分析得出：變壓器的無功功率因數耗費量較高，且其空載無功功率所占比例也較大，這就使得變壓器的容量、安裝數量以及運行模式的選擇至關重要，因為一旦選擇不當，就容易造成企業功率因數過低。所以，實際的變壓器選型過程中，一定要把企業功率因數的大小納入考慮范圍，也要確保變壓器本身的高效、經濟運轉，確保這兩方面都達標。

2.4 正確檢查、維修電動機

感應電動機的檢修、維護水平會在很大程度上關系到功率因數。要想提高檢修質量，就必須切實根據所維修電動機的技術標準、規定參數等來有規則、有秩序地檢修，要維護電動機的性質、功能、數據等的準確合理。相反，倘若維修水平不合格，維修質量不達標，就可能加劇對無功功率的需求，從而對功率因數帶來負面影響，在實際的維修過程中需要重點注意的是不能隨意調整定子、轉子間氣隙的初始大小，也要維護氣隙的均勻度，如果氣隙一旦改變，就可能加劇磁阻，從而浪費更多的功率因數。

2.5 電磁開關無電壓工作

對于工業企業來說，其電力低壓系統通常運用多種電磁開關，且其控制線圈具有良好的感性性能，開關閉合后，走向供電狀態，控制線圈也進入電源連接狀態，這其中伴隨著對電能的使用，對應的也出現了相對落后的無功電流，從而不利于大型工業企業功率因數的提高，對于這一問題，相關企業已經有所意識，并對應采取了解決對策，那就是一方面控制電能，另一方面來優化調整開關系統，將機械閉鎖設備配在開關中，這樣即使電磁開關閉合，在電氣鏈接點的支持下，能夠斷開控制線圈，這樣就會讓電磁開關進入無壓運轉模式，從而優化功率因數，控制電能的不合理使用，達到多方面的積極效果。

2.6 人工無功補償技術

采用同步電動機補償，這一補償模式的優勢為：功率因數超前時，同步電動機也能夠工作，可以輸出無功功率來實現對工業企業用電的無功補償，從而全面提升其功率因數。這其中低速電動機同生產機械有效配合在一起，就不必使用減速箱，如果電網頻率平穩時，對應的電動機也處于勻速運行狀態，有效提高了供電效率，而且同步電動機的運轉也不會受到變化電壓的影響。同時，選擇強行勵磁，能夠有效確保供電系統的安全運轉。正是因為同步電動機體現出以上多方面的優勢，適合引入到大型工業企業中，將其運用到水泵、通風機等機械設備中，實現各項機械設備的高效拖動與運轉。同步電動機的使用成本較高且不方便維修，但是其所創造的無功補償效果卻十分顯著。

與之相對應的并聯電容器則較為經濟實惠，方便維修與維護，而且其故障問題的輻射范圍十分有限，也可以嘗試用在大型工業企業用電系統中，然而，其缺陷為并聯電容器只具有有級調節功能，當無功功率發生變化時，無法實施無級調節。

2.7 動態無功補償模式

2.7.1 全補償。這一模式狀態下，是要讓功率因數為1，在供電系統中僅僅選擇有功功率，全補償狀態下，無功裝置的容量和負載的感性無功變化量保持

一致。

2.7.2 部分補償。這種補償方式具有一定的優點，體現在可以維護母線電壓的安全、穩定，使其有效抵御負載的襲擊，同時在一些特殊的時間段中，如：T1～T6的時間范圍內，QS>0，此時會對母線電壓產生不良影響，造成一定程度的波動，功率因數<0，然而，從總體來看，平均功率因數還是處于相對高的水平。

3 結語

工業企業的有效用電需要無功補償技術的支持，這其中必須設法提高功率因數，確保供電平衡，企業必須加大對無功補償技術的研究力度，一方面要加強用電管理，節省電能；另一方面則要科學優選合適的電氣設備，從而達到預期的無功補償效果，維護工業企業的合理用電。

參考文獻

[1] 張愛瑜，溫志勇.淺談電力系統中的無功補償技術

[J].雞西大學學報，2010，（2）.

[2] 李友文.工廠供電[M].北京：化學工業出版社，2007.

作者簡介：董瑞全（1975-），男，廣東臺山人，廣東電網有限責任公司江門臺山供電局電氣工程師，研究方向：用電檢查。

（責任編輯：蔣建華）