無功補(bǔ)償在工礦企業(yè)用電中的應(yīng)用分析

李建華

摘 要：節(jié)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(yè)用電的功率因數(shù)也有硬性指標(biāo)，所以無功補(bǔ)償技術(shù)在現(xiàn)代工礦企業(yè)的配電系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍，功率因數(shù)不斷提高，響應(yīng)國家節(jié)能減排政策。工礦企業(yè)中配電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償技術(shù)的研究應(yīng)用就顯得尤為重要。文章從工礦企業(yè)配電中無功補(bǔ)償?shù)念愋汀⒀a(bǔ)償容量的確定、并聯(lián)電容器原理、功率因數(shù)受影響的主要因素等進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償；補(bǔ)償容量；應(yīng)用

1 概述

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

2 工礦企業(yè)中配電無功補(bǔ)償類型

無功補(bǔ)償按不同的類型在工礦企業(yè)配電中可分為以下幾種類型：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、就地補(bǔ)償、靜態(tài)補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

2.1 高壓集中補(bǔ)償

高壓集中補(bǔ)償是在工礦企業(yè)高壓配電房的高壓母線上集中裝設(shè)高壓電容器組，這種補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)在于投資費(fèi)用低，并且維護(hù)方便。但是缺點(diǎn)就是只能對母線前所有線路的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，簡單地滿足工礦企業(yè)功率因數(shù)的要求，避免了力調(diào)電費(fèi)，在一些大中型工礦企業(yè)中應(yīng)用比較普遍。但是企業(yè)內(nèi)部的用電設(shè)備并沒有得到補(bǔ)償，所以導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部用電容量增大，經(jīng)濟(jì)效果不佳。

2.2 低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償是指在低壓配電房的主母線側(cè)通過低壓開關(guān)并聯(lián)電容器和電抗器，通過無功補(bǔ)償控制器，從低壓主進(jìn)開關(guān)處采集電流計(jì)算無功負(fù)荷根據(jù)接觸器或者可控硅直接控制電容器的投切，這種補(bǔ)償方式可以直接對配電房所帶的用電設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償，從而減少變壓器容量，同時(shí)這種補(bǔ)償方式安裝簡便，維護(hù)方便，運(yùn)行效果較好，有效提高變壓器的利用率，減少損耗，經(jīng)濟(jì)性效益顯著，是目前無功補(bǔ)償中主要的一種手段。某轎車就是采用這種補(bǔ)償方式，這也是汽車廠應(yīng)用比較廣泛的一種補(bǔ)償方式，例如東風(fēng)日產(chǎn)鄭州工礦企業(yè)、濟(jì)南吉利汽車也是普遍采用這種補(bǔ)償方式。

2.3 就地補(bǔ)償

就地補(bǔ)償就是根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備計(jì)算出所有的無功補(bǔ)償量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N補(bǔ)償方式，如某轎車空壓站的IHI壽力TAX的空壓機(jī)就采用就地補(bǔ)償方式，這種補(bǔ)償方式可以有效地降低設(shè)備到配電設(shè)備之間的負(fù)荷，但是這種一次投入較大，而且維護(hù)成本較高，適合單臺(tái)的大功率設(shè)備。

2.4 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是指采用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制器通過驅(qū)動(dòng)觸發(fā)器和可控硅等電子元件，響應(yīng)速度可以達(dá)到0.02秒，即一個(gè)周波得無功補(bǔ)償技術(shù)，根據(jù)用電負(fù)荷的不同，可以用三相共補(bǔ)和單相分補(bǔ)，適合在負(fù)荷變化較快的場所使用，可以精確、快速地進(jìn)行無功補(bǔ)償。這種技術(shù)在某轎車應(yīng)用在焊裝車間，主要對焊槍等非連續(xù)使用的感性負(fù)載進(jìn)行快速補(bǔ)償。

2.5 補(bǔ)償原則

無論采取那種補(bǔ)償方式，都有其得優(yōu)缺點(diǎn)，但是無功優(yōu)化和補(bǔ)償要遵循如下原則：

無論是進(jìn)行無功優(yōu)化，還是進(jìn)行無功補(bǔ)償，補(bǔ)償點(diǎn)的確定是無功補(bǔ)償成敗得關(guān)鍵。所以通常按以下原則進(jìn)行確定：

（1）根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，選擇現(xiàn)場負(fù)荷進(jìn)行控制。

（2）在低壓主進(jìn)處進(jìn)行電流采集，平衡整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)。

（3）根據(jù)電網(wǎng)的電能質(zhì)量分析，選擇合適的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。

（4）補(bǔ)償點(diǎn)的選擇應(yīng)該要滿足部頒標(biāo)準(zhǔn)大于等于0.7的規(guī)定。

3 無功補(bǔ)償?shù)男б?/p>

現(xiàn)代的工礦企業(yè)中，由于大量的感性設(shè)備在現(xiàn)場使用，接入企業(yè)配電系統(tǒng)中，由于這些設(shè)備運(yùn)行中，不但需要有功功率，而且還需用無功功率，所以設(shè)備自然功率因數(shù)很低，基本上自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。如果長期這種情況，不但會(huì)在每月的力調(diào)電費(fèi)中受到罰款，而且配電系統(tǒng)需要配套很大的容量，因此，提高工礦企業(yè)配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3.1 節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開支

提高功率因數(shù)對企業(yè)會(huì)有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如果功率因數(shù)在0.9以下就會(huì)受到考核，也就是罰款。同樣如果功率因數(shù)高出0.9就會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)，而且功率因數(shù)越高，獎(jiǎng)勵(lì)的錢也就越多。功率因數(shù)=P/S=有功功率/視在功即=本月的總有功電量/根號(hào)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(guī)則規(guī)定，凡是功率因數(shù)達(dá)不到上述規(guī)定的用戶，供電部門對其加收一部分電費(fèi)力率調(diào)整電費(fèi)；如果功率因數(shù)超過上述規(guī)定的用戶，供電部門會(huì)對其減收一部分電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)電費(fèi)?？梢?，提高功率因數(shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。

3.2 提高設(shè)備的利用率

對于現(xiàn)有用電設(shè)備而言，如果在負(fù)荷不變的情況，提高功率因數(shù)，那么從變壓器輸出的無功量就會(huì)減少，這樣就會(huì)提高設(shè)備的利用率，可以將空余的負(fù)荷更好地服務(wù)于其他設(shè)備，如果沒有新增設(shè)備，變壓器裕量增大，可以滿足負(fù)荷的增長。如果原有設(shè)備已使負(fù)荷不堪重負(fù)，那么提高功率因數(shù)，會(huì)減少無功電流的輸送，使系統(tǒng)不會(huì)過載運(yùn)行，進(jìn)而發(fā)揮出原有設(shè)備的潛力；對于在設(shè)計(jì)和基建階段的公司而言，則可以減少容量的設(shè)計(jì)，從而降低設(shè)備的投資費(fèi)用，尤其是可以減少變壓器容量，降低裝機(jī)量，不但減少了前期投資費(fèi)用，而且減少基本電費(fèi)，降低運(yùn)行費(fèi)用。

3.3 改善電壓質(zhì)量

低壓補(bǔ)償目前最常用的一種補(bǔ)償方式是配電變站低壓補(bǔ)償。一般采用無功補(bǔ)償控制器采集主進(jìn)電流信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分組投切電容器補(bǔ)償，來應(yīng)對用戶的日負(fù)荷變化大的情況，幾十至幾百千乏補(bǔ)償容量不等。用于改善用戶電壓質(zhì)量，提高用戶功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，降低配電網(wǎng)損耗。

4 結(jié)束語

文章介紹了幾種常見的無功補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)，各種情況下容量的確定，無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)際應(yīng)用及其使用過程中的問題?？傊@幾年無功補(bǔ)償技術(shù)越來越先進(jìn)，對技術(shù)人員的技能要求也越來也高，且供電管理部門對用電企業(yè)功率因素要求也越來越高，所以工礦企業(yè)技術(shù)人員必須提高技能，時(shí)刻注意無功補(bǔ)償新技術(shù)，才能有效提高配電效率、質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]王錫凡.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析[M].北京：科學(xué)出版社，2003：204-208.

[2]劉沛津，谷立臣.含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)無功規(guī)劃優(yōu)化[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，34（7）：175-179.

[3]賈俊川，劉晉，張一工.雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的新型無功優(yōu)化控制策略[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30（30）：87-92.