工廠供用電系統無功補償技術與節電探討

摘要：工廠作為用電大戶，其用電系統的無功補償至關重要，因為它會影響到工業企業自身的用電量，涉及到其用電成本，關系到工業企業自身的經濟效益。應該努力維護無功功率的逐層次、逐區域的平衡分配，這樣才能確保電能質量。文章以工業企業供用電系統為核心，分析了常規的無功補償技術、電壓控制技術及其特征和優勢。

關鍵詞：工業企業；工廠；供用電系統；無功補償技術；節電；補償模式 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：1009-2374（2015）31-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.048

工業企業通常用電量較大，其中的各項用電裝置具有感性負荷，這些設備在實際運轉過程中能夠獲取大規模的無功功率，這樣就降低了供電系統電壓，功率因素也隨之下降，對應的線損問題嚴重，供電質量下降。面對這些問題，當前的很多工業企業通過在高壓端設置固定電容器的方法來試圖解決問題，然而這樣容易造成高壓端補償過度或不足，低壓端由于沒有電容器的支持，出現就地補償。就地無功補償技術能夠處理和解決這些問題。

1 補償模式的正確選擇

通常來說，無功補償被劃分成三個類型，具體包括集中補償、就地補償、分散補償。同其他兩種補償方式相比，集中補償對于電容器容量大小沒有過高要求，而且能夠被充分合理利用，然而集中補償只能有效控制無功負荷，無法實現對變電站、配電站饋線的補償。分散補償對于電容器組的容量相對較高，但是其使用效率也相對較高，具有低成本、高效率的優勢。

對于無功補償模式的選擇，要立足于整體，并科學地進行布局分配，分級補償，達到就地平衡。要試著讓兩種補償方式共同發揮優勢功能，例如：集中與分散同步促進，充分發揮分散補償的經濟優勢，高壓、低壓補償有效配合，注重低壓補償功能的發揮，其中要重點控制線損，從而確保工業企業的經濟效益，達到節能降損、提高經濟收入的目的。

2 科學確定補償容量

在整個供電系統中，各項電氣設備以及用戶等都會消耗一定的無功功率，為了有效控制功率消耗，就要控制無功在電網內部的流動。最合適的方法就是自用戶一側入手，增設無功補償，以此來使用戶負荷的功率因數獲得提升，這樣就能有效控制各項電氣裝置等的無功功率損耗。

根據以下公式計算可以得出QC：

Qc=-p（-）

式中：

cos2Φ1——未補償時的功率因數

cos2Φ2——補償后的功率因數

3 無功補償設備的功能

對于無功補償模式，應該參照負荷狀態來進行選擇，決定使用靜態補償或者動態補償。當負荷變化趨向于平緩，沒有太大的波動時，適合選擇靜態補償，因為這樣能夠極大地控制線損，同時能節約成本。相反，當負荷變化很大時，則適合選擇動態補償模式，這樣才能有效維護電壓的平衡、穩定。

3.1 控制線損

當電壓處于穩定、平衡狀態時，有功功率維持穩定狀態，因為功率因數會對應發生改變，對應可以根據以下公式求出線損變化率：

1-（cosΦ1/cosΦ2）2×100%

式中：

cosΦ1——未補償時的功率因數，等于0.59

cosΦ2——補償后的功率因數，具體值為0.98

對應能夠計算得出線損變化率。

選擇動態補償設備，可以實行電容器分組別、分類型進行從始至終的補償，確保功率因數走向一個平衡、穩定的區間，達到有效補償的目的。

3.2 線路、變壓器的增容

近年來，我國電價的定價更加科學，充分考慮到了企業的利益，參照企業用電的功率因數來對電價進行定價，因此，工業企業可以通過增設補償設備，來全面提升功率因數，這樣不僅能夠維護自身利益，也能為供電企業帶來更多的經濟收入。

3.3 提高電壓質量

動態無功補償設備的配置在很大程度上優化并提高了電壓質量、電壓平衡問題，能夠為工業企業的生產運轉與運營提供穩定的服務，在某種程度上來說，維護了供電系統的安全、高效運轉。

4 工廠供電系統無功補償技術的優化選擇

4.1 工廠供用電系統概況

該工廠為大型機械生產加工廠，從當前來看，該機械廠供電系統中所選擇的變壓器容量達到17660kVA，配置了20多臺變壓器，變比大概在0.4～10kV之間，一般的變壓器負載率達到28%～29%，負載最高達到7000kW。

4.2 補償技術的選擇

4.2.1 高低壓補償有效配合。該工廠的供電系統高壓部分選擇集中補償模式，低壓端則放置未補償。以上補償模式容易導致補償過度或者補償不足的問題，因為二次母線之下的線路得不到補償，容易導致嚴重的線損問題，變電裝置也可能受損。所以要積極進行分級補償，在距離負載教近的地方配置電容器，也就是可以采用高壓端進行集中補償，低壓端實行分散補償，這種高低壓補償相配合的方法能夠有效解除各種弊病，化解問題。

4.2.2 優化供電模式。供電方式的選擇對于工業企業供用電系統的運行來說十分重要，要極力防止大馬拉小車的問題。因此，對于設備型號的選擇，要本著預留余地的原則，防止其高負荷、高載運轉過程中，設備部件遭到損壞或者當載荷降低時，設備空載的現象，因為前面提到了該工廠變壓器負載率達到28%～29%，這就意味著變壓器裝機容量不應太大，因為這樣不僅會增加成本投入，同時也會加劇電能、電量等的不合理消耗，正確的解決方法就是調換變壓器型號，適當地縮小其容量。

4.2.3 預防設備空載運轉。因為其所采用的電動機主要為交流型，其功率因數在空載、負載過程中分別為0.1～0.3、0.8～0.85。可以通過將電容器、電動機鏈接起來，從而有效提升電動機功率因數，從而預防空載問題，同時也能科學、適度地提升其功率因數。endprint

4.2.4 優化、完善配電裝置。配電裝置自身的質量、運行水平等也會直接影響到補償效果，因此，必須及時檢查、核查并維修各類配電裝置，特別是一些計量設備，例如電流表、電壓表等，要維護其正常運轉、數據的精準。

4.3 選擇新型無功補償技術

現代科技的發展推動了電力技術的不斷更新，從而出現了一些新型的無功補償技術，這其中大體涵蓋SVC與SVG，SVC、SVG分別為第二代、第三代無功補償設備。

SVC一般憑借調整阻抗性能來對應進行無功補償，經過多年的研究，SVC已經發展出多種類型，例如TCR晶閘管控制電抗器。其最明顯的優勢體現在：可以更加快捷、持續、高效地補償一些不斷變化的負荷，積極控制系統內部電壓的不合理變化，同時依托于分相調整來對應優化電力系統的三相平衡度。

SVC設備有效確保了無功補償迅速做出反應，其中的缺點為：補償作用的發揮受系統參數的干擾，同時也可能造成過多的諧波干擾，這其中就要增設濾波設備。

5 補償效果分析

經過無功補償技術的運用，選擇集中、分散補償有效配合的模式，經過一段時間的試用，該工廠的線損率明顯下降，用電量也降低，以年為單位計算，該工廠接電達5000小時，減少電費支出8.9萬元。變壓器也能發揮積極的節電功效，經過補償優化后，變壓器在運轉過程中，銅損耗率也明顯下降，極大地控制了線損。未經過補償優化之前，功率因數相對較低，需要支付更多的電費，經過補償優化后，有效控制了電費支付額，為企業創造了可觀的經濟效益。

6 結語

用電系統的無功補償至關重要，因為它會影響到工業企業自身的用電量，涉及到其用電成本，關系到工業企業自身的經濟效益。應該努力維護無功功率的逐層次、逐區域的平衡分配，這樣才能確保電能質量，控制節能降損，加大對無功補償技術的研究力度，使其合理應用于用電系統，從而維護用電系統的高水平運轉，達到最佳的運行目的。

參考文獻

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作者簡介：鄧本浩（1981-），男，廣東云浮人，廣東電網有限責任公司江門新會供電局電氣工程師，研究方向：業擴勘查。

（責任編輯：黃銀芳）endprint