電力無功補(bǔ)償在工礦企業(yè)的作用

林凡

摘要：電力供應(yīng)作為工礦企業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力源，對(duì)生產(chǎn)的連續(xù)正常運(yùn)行起著決定性的作用。文章就電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)脑怼⒆饔靡约爱a(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行了分析，對(duì)工礦企業(yè)減少工程造價(jià)、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)供電線路穩(wěn)定性和安全性有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：電力供應(yīng)；無功補(bǔ)償；工礦企業(yè)；供電線路；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM63 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0201-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.098

1 概述

現(xiàn)代工礦企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模越來越大，電力供應(yīng)作為企業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力源，對(duì)生產(chǎn)的連續(xù)正常運(yùn)行起著決定性的作用。如何在電力系統(tǒng)中發(fā)揮電力無功補(bǔ)償?shù)淖饔茫瑢?duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償，不但可以節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本，還可以大幅度提高供電質(zhì)量，產(chǎn)生極為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2 無功補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)

2.1 用電設(shè)備的無功補(bǔ)償

電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備如變壓器、電機(jī)勵(lì)磁繞組等，大部分屬于感性負(fù)載，在運(yùn)行過程中不僅消耗有功功率，同時(shí)也要消耗無功功率。通過安裝在電力系統(tǒng)中的無功功率補(bǔ)償設(shè)備，向感性負(fù)載提供無功功率，可以減少或不消耗電力系統(tǒng)中的無功功率，因而可以大幅度減少無功功率在電力系統(tǒng)中的流動(dòng)，由此降低了變壓器和輸電線路因輸送無功功率造成的電能損耗。無功功率是否合理分布，主要體現(xiàn)在電網(wǎng)各級(jí)負(fù)荷的功率因素cosa上，功率因素為有功P和視在功率S的比值，cosa=P/S=P/√3UI，a為電壓U與電流I間的相位角，稱為功率因素角。因P、Q、S成三角關(guān)系，電網(wǎng)流過無功功率越多，視在功率越大、功率因素就越低。一般常用設(shè)備功率因素為0.6～0.8，如異步電動(dòng)機(jī)為0.65～0.82，交流弧焊機(jī)僅為0.3～0.4，為減少系統(tǒng)供給的無功功率，就必須采用就地補(bǔ)償，以提高負(fù)載的功率因素。

如圖1系統(tǒng)輸出有功不變，如補(bǔ)償?shù)臒o功為Q，則系統(tǒng)中無功和視在功率減少，功率因素提高。

△P=R（P2+Q2）/U2=R[P2+（Q-Q1）2]/U2

從式中可以看出，無功補(bǔ)償增加，系統(tǒng)流過的無功減少，有功損耗減少，無功電壓損耗減少。

2.2 無功補(bǔ)償?shù)姆绞郊皟?yōu)缺點(diǎn)

2.2.1 電容器無功補(bǔ)償接線方式主要采用并聯(lián)補(bǔ)償，補(bǔ)償方式如下：

第一，集中補(bǔ)償：在變配電室集中安裝電容器或者電容柜，此種方法，變配電室之前的線路得到了補(bǔ)償，但后面的線路、設(shè)備得不到補(bǔ)償，優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、投資省，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

第二，就地補(bǔ)償：在每個(gè)感性用電設(shè)備上安裝補(bǔ)償電容器，可補(bǔ)償線路無功，如55kW以上電機(jī)的就地補(bǔ)償。

第三，集中與就地補(bǔ)償混合：電網(wǎng)每一級(jí)都得到無功補(bǔ)償，做到系統(tǒng)無功分層分區(qū)就地平衡。

2.2.2 三種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

第一，集中補(bǔ)償：集中補(bǔ)償投入的電容量最小，可以根據(jù)負(fù)載和功率因素的變化自動(dòng)投入一組或多組的電容器組，保持線路功率因素在0.95～1之間，投資最省。

第二，就地補(bǔ)償：補(bǔ)償電容在線路末端與電動(dòng)機(jī)的接線盒處連接，與電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟停，無功電流直接進(jìn)入電機(jī)線圈繞組，補(bǔ)償合理的情況下無功功率不倒流，電機(jī)功率因素始終保持在0.95～1之間，可以減少電機(jī)控制電路的啟動(dòng)電流，提高電機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性，延長(zhǎng)電控設(shè)備的使用壽命。無功就地補(bǔ)償效果最好，覆蓋范圍最全面。但是它需要在每臺(tái)感性用電設(shè)備上都安裝補(bǔ)償電容器，電容器安裝容量大，利用率最低。

第三，集中與就地補(bǔ)償集合了集中補(bǔ)償和就地補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)，克服了兩種補(bǔ)償方式的缺點(diǎn)，是一種較為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、效果好的補(bǔ)償方式。

2.2.3 無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用注意事項(xiàng)。無功補(bǔ)償可提高功率因數(shù)，降低線路損耗，但是補(bǔ)償不當(dāng)，也會(huì)造成危害和浪費(fèi)，因此設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償?shù)娜萘繒r(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

第一，設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償是要避免過補(bǔ)償，過補(bǔ)償會(huì)造成無功倒送，從而導(dǎo)致線路損耗增加，是極不經(jīng)濟(jì)的。

第二，功率因素不是越高越好，功率因數(shù)越高，每千伏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95～0.98比較合理，超過0.98的話，從經(jīng)濟(jì)上來權(quán)衡就不是太合理了。

3 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

3.1 降低線路、變壓器的有功損耗

當(dāng)電流通過輸電線路時(shí)，線損△P1=（P2+Q2）R/U2，當(dāng)線路和變壓器有功功率、電壓不變時(shí)，采用電容補(bǔ)償后，線損△P2=[P2+（Q-Q1）2]R/U2，線損量減少值△P3=△P1-△P2=（2QQ1-Q12）R/U2，式中P1補(bǔ)償前有功損耗（kW）、P2補(bǔ)償后有功損耗（kW），補(bǔ)償量大，線路和變壓器有功損耗就小。

3.2 提高供配電設(shè)備的利用率

提高電力線路、變壓器等供配電設(shè)備的利用率，減小電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，從而降低設(shè)備投資。在輸送同樣的有功負(fù)荷時(shí)，補(bǔ)償無功功率后，可降低變壓器的視在功率，即可以選擇容量小的變壓器，降低工程造價(jià)；在輸送同樣的視在功率時(shí)，補(bǔ)償無功功率后可提高變壓器的有功輸出，加大變壓器帶負(fù)荷能力。以630kVA變壓器為例，功率因素從0.85提高到0.95，變壓器增加出力△P=630×（0.95-0.85）=63kW。

3.3 提高電壓和提高線路載流量，確保供電質(zhì)量

系統(tǒng)運(yùn)行電壓損失計(jì)算公式為△U=（PR+QX），式中X線路、變壓器的每相電流（Ω），無功補(bǔ)償后為△U=[OR+（Q2-Q1）X]/U，從式中得到補(bǔ)償后電壓損耗減少了Q1X/U，增加線路實(shí)際載流量，提高線路的供電能力，同時(shí)改善了用電設(shè)備運(yùn)行條件。

3.4 功率因素提高、減收電費(fèi)

按供電所規(guī)定，主變1600kVA以上，采用標(biāo)準(zhǔn)為0.9增減月收電費(fèi)。如0.85月增加電費(fèi)2.5%，提高到0.95，月減電費(fèi)0.75%。

0.90標(biāo)準(zhǔn)功率因素調(diào)整電費(fèi)表：

4 結(jié)語(yǔ)

做好無功電力補(bǔ)償、改善系統(tǒng)無功分布，能提高系統(tǒng)的功率因素、減少有功損耗。功率因數(shù)提高后，線路損耗將下降，在項(xiàng)目建設(shè)設(shè)計(jì)階段就要考慮提高功率因素，此舉可以減少變壓器和配電設(shè)備容量、減少設(shè)備投資、降低用電成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)工礦企業(yè)生產(chǎn)具有重大的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉介才.工廠供電[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[2] 劉介才.工廠供電設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）