工廠供配電系統中的無功補償技術分析

黔西南民族職業技術學院 王海

1 引言

在通過無功補償技術對工廠配電系統進行升級與更新的過程中，技術人員首先需要明確工廠配電系統以及無功補償技術的主要原理，并充分了解無功補償技術在工廠配電系統中的主要應用優勢。根據實際情況與應用需求，對無功補償技術加以合理應用，包括無功補償方式的合理選擇、無功補償設備的合理選擇以及補償電容的科學計算。以期無功補償技術在工廠配電系統中得到良好應用，從而實現工廠配電系統的有效升級、應用與發展。

2 工廠配電系統和無功補償技術概述

在當今的工廠配電系統中，無功補償技術已經得到了十分廣泛的應用。在該技術具體應用中，為了工廠配電系統達到良好的無功補償效果，研究者與技術人員首先需要充分明確工廠配電系統的主要組成及其工作原理，以及無功補償技術的主要原理。這樣才可以讓無功補償技術在工廠配電系統設計及其升級改造中得以良好應用。

2.1 工廠配電系統概述

工廠配電系統的主要功能是為工廠供應和分配電能，從而滿足工廠的實際生產需求。在工廠配電系統中，其主要的組成部分包括高壓配電線路、低壓配電線路、降壓變電所、車間變電所以及各種用電設備等。工廠配電系統可對電力系統中的電能進行降壓處理，再將其分配給工廠中的各個廠房和車間，以此實現電能的良好應用。

普通工廠中的電源進線電壓區間一般是6～10kV，此類電能經高壓配電線路輸送到高壓用電設備中，或者是分配給工廠各個車間中的變電所[1]。車間變電所中設置了電力變壓器，可以實現高壓到低壓的有效轉變，從而滿足工廠車間中各個用電設備的實際用電需求。

2.2 無功補償技術主要原理概述

無功補償技術的主要原理是將無功補償裝置在供配電系統中設置，使其中的容性和感性無功都保持平衡，從而使其用電負功率因數得以有效提升，并使其線損得以有效降低。在工廠配電系統中，為實現功率因數目標，可對無功補償技術加以合理應用，這樣不僅可以有效提升供電質量，也可以有效降低無功電流輸送造成的大量電能損耗情況，達到良好的節能降耗效果[2]。

因為不同工廠配電系統中的負荷分布存在差異，配電系統運行中的功率因數也會有所不同，所以在無功補償技術的具體應用中，廠方和技術人員需要對無功補償方式、設備等合理選擇，并做好補償電容的科學計算，達到良好的無功補償效果，實現工廠配電質量的提升。

3 無功補償技術在工廠配電系統中的主要應用優勢

第一是實現工廠電壓質量的進一步提升。通過此項技術的合理應用，可實現工廠電壓質量的良好改善，讓無功功率比例得以降低，從而有效抑制系統中的電壓損失，讓系統電壓更加穩定。這對于工廠配電系統的安全、可靠穩定運行有顯著的應用意義。

第二是為變壓器選型提供足夠便利。通過此項技術的合理應用，可讓工廠配電網中的無功功率有效降低，從而降低其視在功率。系統對于變壓器的容量需求便會降低，從而讓小容量變壓器在其中得以良好應用。通過這樣的方式，不僅能有效降低能耗，也可以實現變壓器采購價格的進一步降低，讓工廠的生產和經營成本得以良好控制。

第三是降低工廠中的電費消耗。通過無功補償技術的合理應用，可實現工廠配電系統無功功率的有效降低與功率因數的顯著提升，這樣便可有效減少無功功率消耗所導致的電費消耗，從而節約工廠生產運行中的電費[3]。

由此可見，在工廠配電系統中，通過無功補償技術的合理應用，不僅可有效確保其運行效果，同時也可以實現整體運行成本的進一步節約，從而有效促進工廠的良好經營與發展。

4 工廠配電系統無功補償技術應用措施

第一是對無功補償的方式進行合理選擇；第二是對無功補償的設備進行合理選擇；第三是對補償電容進行科學計算。通過這樣的方式，可以讓無功補償技術的應用優勢在工廠配電系統中得以充分發揮，從而有效確保工廠配電系統的應用質量，提升其運行的穩定性、安全性與可靠性，為工廠生產中實際供用電需求的充分滿足和工廠經濟效益的提升提供有力的技術支撐。

4.1 無功補償方式的合理選擇

在工廠配電系統的運行過程中，可通過很多種方式來達到無功補償效果。就目前來看，應用在工廠配電系統中的無功補償方式主要有四種。

第一，高壓集中無功補償。此種無功補償方式的主要應用原理是在變壓器高壓母線上安裝無功補償裝置，以此降低高壓母線中的無功損耗，其接線方式十分簡單。

第二，低壓集中無功補償。此種無功補償方式的主要應用原理是在變壓器低壓母線上安裝無功補償裝置，以此降低母線中的無功損耗，其接線方式也十分簡單易行。

第三，分布式無功補償。此種無功補償方式的主要應用原理是在工廠低壓配電母線或者是變電所低壓配電線上安裝無功補償裝置，其具體的裝配情況需要按照工廠中的實際負荷分布情況進行科學確定，以此有效降低其中的無功損耗，此種無功補償方式具有比較高的自動化程度，目前已經在很多大型工廠配電系統中得到了廣泛應用。

第四，就地式無功補償。此種無功補償方式的主要應用原理是將無功補償設備直接設置在能耗較大且負荷平穩的工廠設備附近，以此降低其無功損耗。此種無功補償方式具有很強的針對性，其補償效果也良好，且補償成本也比較低，但是此項無功補償方式通常需要和其他無功補償方式進行配合使用，且在用電設備較少的情況下不具備良好的裝置利用率，所以在當今的工廠配電系統無功補償中并不具有足夠的普遍性[4]。

在工廠配電系統的無功補償中，技術人員需要根據工廠配電系統的實際情況以及具體的用電需求進行無功補償方式的合理選擇。使得無功補償技術在工廠配電系統中得以良好應用，從而實現工廠配電系統的合理設計、改造與升級。

4.2 無功補償設備的合理選擇

就目前的工廠配電系統而言，應用到其中的無功補償設備大致可以分為三種：第一是常規形式的無功補償設備；第二是串聯電抗器；第三是無功發生器。這三種無功補償裝置分別具有各自的優缺點，目前市場上幾種常見無功補償設備的使用性能對比情況如表1所示。

因此，在對工廠配電系統進行設計與升級優化的過程中，為實現其無功補償效果的良好保障，研究者與技術人員需要對目前市場上的各種無功補償裝置進行科學比較，將工廠配電系統的實際運行及其應用需求作為依據，對無功補償設備進行合理選擇。具體選擇中，可以選擇一種設備進行無功補償，也可以選擇多種設備聯合進行無功補償。

由表1可知，如果只對無功補償方面的性能進行考慮，SVG和APF在工廠配電系統無功補償中都可以作為首選設備。但是在對其無功補償設備進行實際選擇的過程中，需要對工廠中的配電系統實際無功補償需求以及整體的無功補償成本等加以綜合考慮。因此在無功補償設備的具體選擇中，應該將配電網的實際情況與線路的實際需求作為主要依據，以此實現無功補償裝置的合理選擇。

表1 目前市場上幾種常見無功補償設備的使用性能對比情況

如果負荷具有較快的變化速度，可以選擇動態形式的無功補償裝置。如果線路具有比較平穩的工作情況，則可選擇靜態形式的無功補償裝置。如果線路具有比較復雜的工作情況，則可以選擇綜合形式的無功補償裝置，這樣才可以使工廠配電系統在實際應用中達到良好的無功補償效果[4]。而通過各方面因素的綜合分析發現，因為大多數工廠中的配電線路工作情況都比較復雜，所以TSC+SVG/APF形式的無功補償裝置在工廠配電系統的實際無功補償中更加適用。

4.3 補償電容的科學計算

在對工廠配電系統進行無功補償的過程中，補償電容的科學計算也是確保其無功補償技術應用效果的關鍵。經多個工廠配電系統中的無功補償技術實際應用及其研究可知，在此項技術投入應用之后，可以讓工廠配電系統中的負荷分布情況受到一定程度的影響。基于此，在對工廠配電系統中的無功補償容量進行計算時，一定要將配電系統所能承受的最大負荷作為基本的參考依據，通過合理的方法對其補償容量進行計算。一般情況下，在對工廠配電系統中的有功功率和無功功率平均值進行計算時，都會選擇一年中工廠負荷最大的月份來計算。具體的計算公式（1）、（2）如下：

式中：P代表工廠配電系統中的有功功率值；P?g代表工廠負荷最大月份中的配電系統有功功率平均值；tanθ1代表工廠配電系統在實施無功補償之前的功率角；tanθ2代表工廠配電系統在實施無功補償之后的功率角；Q代表工廠配電系統中的無功功率值；Q?g代表工廠負荷最大月份中的配電系統無功功率平均值[5]。

通過這樣的方式，可以實現工廠配電系統無功補償容量的科學計算，為其無功補償容器的選擇和無功補償技術的應用提供足具科學性的參考依據。

5 結語

綜上所述，隨著當今社會工業化發展步伐的不斷加快，工廠的供用電需求也在不斷提升。為充分滿足工廠實際的供用電需求，并在確保工廠生產順利進行的同時實現電力能源與工廠成本的有效節約，無功補償技術開始在工廠配電系統中得到了廣泛應用。通過此項技術的良好應用，可以有效降低或消除工廠配電系統中的無功功率損耗，讓系統的電力供應更加穩定，同時也可以實現系統電力能源的進一步節約，并為工廠節省更多的電力費用。因此，在對工廠中的配電系統進行設計、升級和改造的過程中，技術人員一定要對無功補償技術加以合理應用，通過無功補償方式與設備的合理選擇、補償電容的科學計算確保此項技術的應用效果，實現工廠配電系統應用效果的提升，并促進工廠的良好經營與發展。