低壓無功補償技術(shù)應(yīng)用與實踐

高加軍

摘要：應(yīng)用低壓無功補償技術(shù)的裝置是低壓電容無功補償柜，它在為企業(yè)節(jié)約能源、發(fā)供電設(shè)備效率得以提高的同時，也存在潛在的用電安全隱患，實際使用中爆炸、火災(zāi)安全風(fēng)險日益突顯。本篇文章重點就無功補償裝置在結(jié)構(gòu)、元件作用、工作原理、技術(shù)應(yīng)用與節(jié)能和運維等內(nèi)容進行介紹，期以助您-善用其效，盡享其能！

關(guān)鍵詞：功率因素;無功補償;安全風(fēng)險

1.無功補償裝置結(jié)構(gòu)組成

1.1基本結(jié)構(gòu)型

由柜體、母排、熔斷器、隔離開關(guān)熔斷器組、電容接觸器、熱繼電器、避雷器、電容器、電抗器、一、二次導(dǎo)線、端子排、功率因數(shù)自動補償控制裝置、盤面儀表等組成。

1.2新結(jié)構(gòu)型

由柜體、母排、熔斷器、隔離開關(guān)熔斷器組、復(fù)合開關(guān)（或選相開關(guān)）、避雷器、電容器、電抗器、一、二次導(dǎo)線、端子排、功率因數(shù)自動補償控制裝置、盤面儀表等組成。

1.2主要元件作用

刀熔開關(guān)具負荷開關(guān)和熔斷器短路保護功能;電流互感器提供取樣電流;避雷器提供自然過電壓保護;熔斷器起短路過流保護;接觸器是電容器組投切開關(guān);熱繼電器起短路過流保護;復(fù)合開關(guān)（或選相開關(guān)）起過零判斷，電壓過零時投入電容器組，電流過零時切除電容器組，避免產(chǎn)生浪涌電流;電抗器為限涌流、調(diào)諧濾波;電容器提供無功電流;控制器為采集一次側(cè)電流、電壓信號，捕捉無功功率和功率因素數(shù)據(jù)并加以精準(zhǔn)控制。

2.無功補償裝置工作原理

在電力供電回路中的用電設(shè)備要工作，除了需要有功的能量，還需要提供無功的能量，如下圖。

輸電網(wǎng)絡(luò)中存在無功電能的循環(huán)會導(dǎo)致以下危害：變壓器過載、供電電纜溫度高、電能流失大、電壓降增大、能源消耗和成本增高、有功功率分配減少和無功能源由電力供應(yīng)商提供將收取費用。

基于此，在負荷層面產(chǎn)生無功能源來避免不必要的網(wǎng)絡(luò)電流循環(huán)，提高發(fā)供電設(shè)備有功電能供應(yīng)能力和效率、減少輸送線路損耗、增加有功功率分配、減小輸電電纜截面降低投資成本。如下圖。

把具有容性負荷（電容器）的裝置與感性負荷（如異步電動機繞組）并聯(lián)接在同一電路中，當(dāng)電容器釋放能量時，電動機繞組吸收能量;而電動機繞組釋放能量時，電容器卻在吸收能量，能量在兩種負荷之間互相交換。電動機繞組所吸收的無功功率可由電容器輸出的無功功率得到補償，這就是無功補償技術(shù)應(yīng)用。

3.無功補償技術(shù)實際應(yīng)用與節(jié)能

在用電企業(yè)低壓配電系統(tǒng)中，大部分負載為異步電動機。企業(yè)要根據(jù)實際使用負荷計算所需要的無功電能，通過配置電容器組力求做到不欠補和過補。實踐中要做到這點較難，但合理的選擇補償量、補償方式、補償類型和電容器、電抗器、控制器、投切開關(guān)等設(shè)備總歸能達到理想的功率因素控制和節(jié)能目標(biāo)。電容器選擇要根據(jù)工作環(huán)境選擇耐受程度不同的電容器。包括工作環(huán)境：環(huán)境溫度、過電流、電壓擾動、投切運行次數(shù)、平均使用壽命、諧波環(huán)境等，性能上要確保容值穩(wěn)定、防止局部放電、介質(zhì)和電極有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，安全技術(shù)特性上要求采用自愈技術(shù)、壓敏斷路器技術(shù) 、干式技術(shù)。電抗器選擇必須配合電容器組工作，限涌流、調(diào)諧濾波，消除諧波對電容器和復(fù)合開關(guān)造成壽命影響。投切開關(guān)選擇應(yīng)投切無涌流、運行無功耗，安全可靠。控制器選擇需滿足電容組數(shù)的投切，實時測量、顯示電網(wǎng)中的主要參數(shù)，可編程、自定義高級可編程輸入輸出、報警、事件存儲、投切閉鎖、過壓欠壓保護和參數(shù)設(shè)置整定等功能，抗干擾能力強、運算速度快、性能穩(wěn)定、控制可靠。

4.低壓無功補償裝置運行、維保管理

功率因數(shù)是考核供用電企業(yè)經(jīng)濟效益的重要指標(biāo)。用電企業(yè)必須制定可行的用電安全管理制度，制定無功補償裝置運行檢查維護標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行，確保補償裝置安全穩(wěn)定運行，電網(wǎng)功率因素穩(wěn)定，降低企業(yè)生產(chǎn)成本和提高供用電設(shè)備效率。因為供電部門收費的都是有功功率，對于無功功率，只有一個強力調(diào)控措施，如果企業(yè)配電系統(tǒng)功率因數(shù)低，供電部門會罰款，相反，如果功率因素達到0.9甚至更高，供電部門會有相應(yīng)的獎勵。

但凡事物都有它的雙面性，無功補償裝置在為企業(yè)提供不竭無功能源和節(jié)能增效的同時，也存在著重大電氣火災(zāi)安全風(fēng)險。因此，用電企業(yè)應(yīng)結(jié)合所轄區(qū)域補償裝置制定相關(guān)檢查方法、標(biāo)準(zhǔn)和安全管理制度。通過檢查標(biāo)準(zhǔn)將一些故障苗頭扼殺在搖籃里，避免發(fā)生嚴(yán)重后果。基于無功補償裝置的雙面性，企業(yè)更應(yīng)該將其潛在的安全隱患高度重視，在日常使用和維保中對故障現(xiàn)象認知判斷、分析產(chǎn)生原因進行總結(jié)，積累經(jīng)驗，制定故障排查和處理應(yīng)對措施。我相信企業(yè)定會善用其效，盡享其能！

參考文獻：

【1】GB/T ?12747《標(biāo)稱電壓1000V及以下交流電力系統(tǒng)用自愈式并聯(lián)電容器》國家標(biāo)準(zhǔn);

【2】《JB/T9663-2013低壓無功功率自動補償控制器》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);