無功補償在工礦企業用電中的應用分析

李建華

摘 要：節能工作近些年來被國家推向來越來越高的地位，且供電管理部門對工礦企業用電的功率因數也有硬性指標，所以無功補償技術在現代工礦企業的配電系統中應用較為普遍，功率因數不斷提高，響應國家節能減排政策。工礦企業中配電系統的無功補償技術的研究應用就顯得尤為重要。文章從工礦企業配電中無功補償的類型、補償容量的確定、并聯電容器原理、功率因數受影響的主要因素等進行分析。

關鍵詞：無功補償；補償容量；應用

1 概述

無功補償技術就是現場設備前增加無功補償裝置，來改變系統中無功功率的流動，從而來降低無功補償電源到發電設備之間的無功電流，有效降低損壞的技術。無功功率是電動機之類的設備，在運行中需要提供電源，但是又不會消耗掉的功率。無功功率在于電網之中始終存在電源（發電機、變壓器等等）與電動機之間來回傳輸，不對外做功。無功功率占用了電源的容量，導致電源輸出的有功功率減少，降低了電源效率。

2 工礦企業中配電無功補償類型

無功補償按不同的類型在工礦企業配電中可分為以下幾種類型：高壓集中補償、低壓集中補償、就地補償、靜態補償、動態補償。

2.1 高壓集中補償

高壓集中補償是在工礦企業高壓配電房的高壓母線上集中裝設高壓電容器組，這種補償方式的優點在于投資費用低，并且維護方便。但是缺點就是只能對母線前所有線路的無功功率進行補償，簡單地滿足工礦企業功率因數的要求，避免了力調電費，在一些大中型工礦企業中應用比較普遍。但是企業內部的用電設備并沒有得到補償，所以導致企業內部用電容量增大，經濟效果不佳。

2.2 低壓集中補償

低壓集中補償是指在低壓配電房的主母線側通過低壓開關并聯電容器和電抗器，通過無功補償控制器，從低壓主進開關處采集電流計算無功負荷根據接觸器或者可控硅直接控制電容器的投切，這種補償方式可以直接對配電房所帶的用電設備進行無功補償，從而減少變壓器容量，同時這種補償方式安裝簡便，維護方便，運行效果較好，有效提高變壓器的利用率，減少損耗，經濟性效益顯著，是目前無功補償中主要的一種手段。某轎車就是采用這種補償方式，這也是汽車廠應用比較廣泛的一種補償方式，例如東風日產鄭州工礦企業、濟南吉利汽車也是普遍采用這種補償方式。

2.3 就地補償

就地補償就是根據現場設備計算出所有的無功補償量進行補償的一種補償方式，如某轎車空壓站的IHI壽力TAX的空壓機就采用就地補償方式，這種補償方式可以有效地降低設備到配電設備之間的負荷，但是這種一次投入較大，而且維護成本較高，適合單臺的大功率設備。

2.4 動態補償

動態補償是指采用動態無功補償控制器通過驅動觸發器和可控硅等電子元件，響應速度可以達到0.02秒，即一個周波得無功補償技術，根據用電負荷的不同，可以用三相共補和單相分補，適合在負荷變化較快的場所使用，可以精確、快速地進行無功補償。這種技術在某轎車應用在焊裝車間，主要對焊槍等非連續使用的感性負載進行快速補償。

2.5 補償原則

無論采取那種補償方式，都有其得優缺點，但是無功優化和補償要遵循如下原則：

無論是進行無功優化，還是進行無功補償，補償點的確定是無功補償成敗得關鍵。所以通常按以下原則進行確定：

（1）根據現場的實際情況，選擇現場負荷進行控制。

（2）在低壓主進處進行電流采集，平衡整個供電網絡。

（3）根據電網的電能質量分析，選擇合適的補償點進行補償。

（4）補償點的選擇應該要滿足部頒標準大于等于0.7的規定。

3 無功補償的效益

現代的工礦企業中，由于大量的感性設備在現場使用，接入企業配電系統中，由于這些設備運行中，不但需要有功功率，而且還需用無功功率，所以設備自然功率因數很低，基本上自然平均功率因數在0.70～0.85之間。如果長期這種情況，不但會在每月的力調電費中受到罰款，而且配電系統需要配套很大的容量，因此，提高工礦企業配電系統的功率因數，經濟效益明顯。

3.1 節省企業電費開支

提高功率因數對企業會有顯著的經濟效益，如果功率因數在0.9以下就會受到考核，也就是罰款。同樣如果功率因數高出0.9就會獎勵，而且功率因數越高，獎勵的錢也就越多。功率因數=P/S=有功功率/視在功即=本月的總有功電量/根號下[本月總有功電量的平方+本月總無功電量的平方]。全國供用電規則規定，凡是功率因數達不到上述規定的用戶，供電部門對其加收一部分電費力率調整電費；如果功率因數超過上述規定的用戶，供電部門會對其減收一部分電費獎勵電費。可見，提高功率因數對企業有著重要的經濟意義。

3.2 提高設備的利用率

對于現有用電設備而言，如果在負荷不變的情況，提高功率因數，那么從變壓器輸出的無功量就會減少，這樣就會提高設備的利用率，可以將空余的負荷更好地服務于其他設備，如果沒有新增設備，變壓器裕量增大，可以滿足負荷的增長。如果原有設備已使負荷不堪重負，那么提高功率因數，會減少無功電流的輸送，使系統不會過載運行，進而發揮出原有設備的潛力；對于在設計和基建階段的公司而言，則可以減少容量的設計，從而降低設備的投資費用，尤其是可以減少變壓器容量，降低裝機量，不但減少了前期投資費用，而且減少基本電費，降低運行費用。

3.3 改善電壓質量

低壓補償目前最常用的一種補償方式是配電變站低壓補償。一般采用無功補償控制器采集主進電流信號進行計算分組投切電容器補償，來應對用戶的日負荷變化大的情況，幾十至幾百千乏補償容量不等。用于改善用戶電壓質量，提高用戶功率因數，實現無功的就地平衡，降低配電網損耗。

4 結束語

文章介紹了幾種常見的無功補償方式的優缺點，各種情況下容量的確定，無功補償的實際應用及其使用過程中的問題。總之這幾年無功補償技術越來越先進，對技術人員的技能要求也越來也高，且供電管理部門對用電企業功率因素要求也越來越高，所以工礦企業技術人員必須提高技能，時刻注意無功補償新技術，才能有效提高配電效率、質量。

參考文獻

[1]王錫凡.現代電力系統分析[M].北京：科學出版社，2003：204-208.

[2]劉沛津，谷立臣.含風電場的電力系統無功規劃優化[J].電網技術，2010，34（7）：175-179.

[3]賈俊川，劉晉，張一工.雙饋風力發電系統的新型無功優化控制策略[J].中國電機工程學報，2010，30（30）：87-92.