企業(yè)用電的無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)

姜馬超+米云寶

摘 要：我國電網(wǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，不是我們平常想的僅僅傳輸電能，只要不短路或者斷路就不會(huì)有問題。實(shí)際在電網(wǎng)運(yùn)行中有很多問題，過多的高次諧波就會(huì)多整個(gè)電網(wǎng)造成極大的損害。企業(yè)用電的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的無功功率，若不處理這些無功就會(huì)反饋給電網(wǎng)，影響電能質(zhì)量，給整個(gè)電網(wǎng)帶來不可估量的損失。因此對(duì)企業(yè)用電的無功補(bǔ)償處理顯的至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù)；無功補(bǔ)償；設(shè)計(jì)

1 概述

企業(yè)用電產(chǎn)生的大量無功會(huì)反饋給電網(wǎng)，僅憑電網(wǎng)自身是無法消化這部分無功功率的，因此企業(yè)都必須設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償系統(tǒng)來消除這部分無功，減小對(duì)電網(wǎng)造成的影響。

2 影響無功功率的主要因素

工礦企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷、用電設(shè)備在使用過程中，不但要損耗有功功率，還需提供無功功率，因此產(chǎn)生了功率因數(shù)。當(dāng)有功功率P為一定值時(shí)，無功功率Q的值降低，則會(huì)使得功率因數(shù)升高。在最理想情況下，當(dāng)Q=0時(shí)，就徹底的消除的無功功率。所以只有降低了配電系統(tǒng)中的無功功率，配電系統(tǒng)的功率因數(shù)就會(huì)提高。

2.1 產(chǎn)生無功的主要設(shè)備

三相異步電動(dòng)機(jī)、一體式焊機(jī)、高頻爐、變壓器等數(shù)量巨大的電感性設(shè)備，造成了無功功率的大量消耗。相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在工礦企業(yè)消耗的所有無功功率中，60%～70%的高比例為異步電動(dòng)機(jī)的無功損耗；然而三相異步電動(dòng)機(jī)總無功損耗的6/10～7/10又被空載時(shí)所損耗。所以減少電動(dòng)機(jī)的空載損耗是提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的重要有效手段。變壓器的無功功率通常會(huì)損耗其額定容量的1/10～1.5/10，而且變壓器如果滿載狀態(tài)下的無功約為空載時(shí)的30%左右。因此，變壓器容量的合理選擇和用電負(fù)荷的合理分配也是改善工礦企業(yè)配電系統(tǒng)功率因數(shù)的重要手段之一。

異步電動(dòng)機(jī)對(duì)無功需求的多少和電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙有很大的關(guān)系。而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無功功率由兩部分組成，一是電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的無功損耗，而是在負(fù)載時(shí)的無功損耗，總無功損耗就是這兩部分之和。所以減少電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行和提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率就可以提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。

2.2 電壓波動(dòng)對(duì)功率因數(shù)的影響

在工礦企業(yè)比較多的區(qū)域或者雷雨惡劣天氣的環(huán)境下，電網(wǎng)就會(huì)容易出現(xiàn)電壓波動(dòng)的狀況。當(dāng)電壓波動(dòng)值達(dá)到額定電壓1.1時(shí)，磁路就會(huì)飽和，無功功率會(huì)快速增大，依據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)電壓波動(dòng)值達(dá)到額定電壓1.1時(shí)，通常工礦企業(yè)的無功會(huì)提高35%左右。當(dāng)配電系統(tǒng)低于額定值運(yùn)行時(shí)，可以提高配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。但低于額定電壓運(yùn)行會(huì)造成用電負(fù)荷的停運(yùn)甚至損壞。所以配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也是保證功率因數(shù)得重要因素。

2.3 電網(wǎng)頻率波動(dòng)對(duì)功率因數(shù)的影響

電網(wǎng)頻率波動(dòng)作為污染電網(wǎng)質(zhì)量的主要因數(shù)，不但會(huì)影響異步電機(jī)的無功功率，還對(duì)變壓器的磁化無功功率形成不良影響。

影響配電系統(tǒng)功率因數(shù)的因素有很多，以上從不同方面闡述了會(huì)影響配電系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，我們必須通過工作實(shí)踐和理論知識(shí)相結(jié)合，尋求更多得方法來提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，為工礦企業(yè)的無功補(bǔ)償技術(shù)服務(wù)。

3 補(bǔ)償容量的確定

3.1 單負(fù)荷補(bǔ)償容量計(jì)算

式中：Kn：年平均有功負(fù)荷系數(shù)，通常取0.7～0.75；Pn：企業(yè)有功功率之和；tg?1、tg?2意義同前。tg?1依據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)不同可以查手冊(cè)近似值取得，cos?1使用平均功率因數(shù)加權(quán)的方法也可以取得。

多負(fù)荷集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘泳€、安裝方便，系統(tǒng)穩(wěn)定、設(shè)備利用率偏高。但在設(shè)備負(fù)荷較輕或者間斷運(yùn)行時(shí)，會(huì)使設(shè)備過補(bǔ)償，電壓累加到用電設(shè)備上，電壓升高。用電質(zhì)量變差。所以低壓多負(fù)荷選擇好容量，必須采用無功補(bǔ)償控制器進(jìn)行控制，即根據(jù)采集的電流計(jì)算無功補(bǔ)償容量的投入，高壓配電補(bǔ)償時(shí)需要考慮預(yù)防過補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

4 結(jié)束語

本文先從企業(yè)用電的無功來源出發(fā)，分析企業(yè)用電無功的產(chǎn)生有三相異步電機(jī)等感性設(shè)備用電，其他因素引起的電壓、頻率波動(dòng)等因素引起的。通過分析產(chǎn)生無功的原因，闡述了幾種無功補(bǔ)償?shù)木唧w計(jì)算方法。隨著技術(shù)越來越先進(jìn)，企業(yè)也應(yīng)該提升自身的技術(shù)基礎(chǔ)，才能得到清潔高效的電能。

參考文獻(xiàn)

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