淺談如何補償機場低壓電站的功率因素

張磊

摘要：本文主要是描寫了機場低壓電站中出現功率因數過低的問題；進而分析了低壓集中補償方式、用戶終端分散補償方式和配電網無功補償遇到的問題。

關鍵詞：低壓電站，功率因素；補償

科學研究證明，在電壓和功率一定的情況下，用電設備的功率因數越低，所需電流就會越大，因此，線路損耗就會相應增加，并導致供電設備不能充分利用電能，針對這種情況，必須要采取措施提高功率因數。理論上，電感性負載一旦接入電力系統，則會降低電力系統功率因數，而當并聯電容器后，由于容性無功功率P。可以補償感性無功功率PL，這樣便可使負載所需的無功功率部分或全部就地解決，以至于清除由電源供給的電流無功分量。在往外輸送電能時，由于功率因素得到改善，減少了有功功率的損耗和電壓的損失。

一、機場低壓電站的現狀

目前，機場小型變配電站數量較多，而且距機場總開閉所的距離比較遠，有的甚至達到十兒公里。而機場低壓電站的用戶純電阻負載少，感性負載數量多，容量大，導致了各電站功率因數普遍較低，電能使用效率不高；同時輸電線路需增大電流，使電纜溫度升高，損耗大，給機場的供電保障帶來一定的隱患。有的機場供電系統多次出現跳閘，有的機場出現危及上一級電站的供電事故征兆。這些都影響了低壓電站的穩定性，說明了功率因數的數值對電站的重要性。

二、并聯電容器補償的方法、前景和面臨的幾個問題

（一）補償方法

一般配電網無功補償方式有：變電站集中補償方式、低壓集中補償方式、桿上無功補償方式和用戶終端分散補償方式。其中變電站集中補償和桿上無功補償適用于lOkV電壓等級的電站補償，而另兩種則用于低壓電站。

（1）低壓集中補償方式：現階段國內、軍用機場較普遍采用的一種無功補償方式是在配電變壓器380V側進行集中補償，通常采用微機控制的低壓并聯電容器柜，容量在幾十至幾百kvar不等，根據用戶負荷水平的波動投入相應數量的電容器進行跟蹤補償。主要日的是提高專用變壓器用戶的功率因數，實現無功的就地平衡。這對配電網和配電變壓器的降損有一定作用，也有助于保證該用戶的電壓水平。這種補償方式的投資及維護均由專用變壓器用戶承擔。日前國內各廠家生產的自動補償裝置通常是根據功率因數來進行電容器的自動投切的，也有為了保證用戶電壓水平而以電壓為判據進行控制的。這種補償方式雖然有助于保證用戶的電能品質，但對電力系統并不可取。因為線路電壓的波動卞要由無功分量變化引起，但線路的電壓水平是由系統情況決定的。當線路電壓偏高或偏低時，無功的投切量可能與實際需求相差很遠，出現無功過補償或欠補償。對軍用機場配電系統來說，除了專用變壓器以外，還有許多其它變壓器，它們的供電比較分散，安裝在戶外桿架上，進行低壓集中補償是不現實的。導致配電網補償受到限制。

（2）用戶終端分散補償方式：現機場中低壓用戶的用電量大幅增長，電動機等用電設備對無功需求很大，直接對用戶末端進行無功補償，將會最恰當地降低電網的損耗和維持網絡的電壓水平。GB50052-1995供電系統設計規范指出：容量較大，負荷平穩目經常使用的用電設備，無功負荷宜單獨就地補償。因此，軍用機場中使用的電動機應該就地無功補償，即隨機補償；而機場內其他用戶，可相對集中在低壓電站中，進行終端無功補償。這種方式線損小，電壓損失少，能提高線路供電能力。不利之處是：低壓無功補償按照配電變壓器低壓側最大無功需求來確定安裝容量，而各變壓器低壓負荷波動的不同性造成大量電容器在輕載時的閑置，設備利用率不高。

（二）前景

功率因數是衡量一個變配電站的重要參數。功率因數對家庭用戶來講，只涉及到電費多少的問題，而對上一級供電單位來說，涉及到了電纜材料及其線徑，送電距離，環境溫度和相對濕度等。因此，對電站而言，不僅要將功率因數進行適當的補償，同時還要對無功電流準確跟蹤，適時投切補償裝置，以使補償達到最佳狀態。

機場用電的時間累計較長，用電負荷較大，低壓電站的功率因數長期在0.50左右，有時甚至更低，這就導致了一系列后果，也造成了一定的損失。如某場站在裝備了新型夜航燈光系統后，從機場總變電所輸送到燈光值班室的電纜容量是足夠的，但在夜航保障中一送電，低壓電站的自動空氣開關立即跳閘。在對問題進行分析后才知道，原來是電感性負載較大，而該電站的用電情況是：高峰期間約為60kW，導致電站的功率因數只有0.60，電纜中流過的相當一部分是無功分量電流，只有設法降低這部分無功電流，使電纜中傳送的功率盡可能接近有功功率，電纜中的電流就會大大減小。因此只能采用電容補償技術來解決這個問題。我們就地取材，利用電站原有的一組電容器及一組配電柜，對用電情況進行了計算，相對應地將電容器接入系統。經過改造后，此電站的電壓保持平穩，在用電高峰時未出現過跳閘。

(三)并聯電容器需注意的問題

(1)電容器的選擇：包括類型、容量及接線方式，電容器宜采用自愈式電容器，它在被擊穿時使金屬層蒸發，介質迅速恢復絕緣性能；體積小、質量輕損耗低及溫度低，可做到無油不燃，避免火災危險；內部配有保護裝置，當元件永久性擊穿時可自動斷路。電容器的安裝容量可按變壓器容量的10%一30%確定。低壓電容器組卞要采用二角形接線。

(2)投切裝置的選擇：包括邏輯判斷裝置和執。行裝置。低壓并聯電容器應采用自動投切，自動投切的控制量有無功功率、電壓、時間和功率因數(如JKG系列)。接觸器是重要配套元件，由于電容器是特殊設備，在投入瞬間會產生相當大的涌流，超過數倍電容器額定電流，所以應采用專用電容器投切接觸器。

(3)動安裝補償電容器后可能出現過補或欠補：在安裝完補償電容器后，由于計算上的誤差或者負載的波動，有可能會出現這兩方面的問題。無論是過補還是欠補，都會對電壓參數造成不必要的波動，因此，在計算時要有專業人員參加，盡量減少這兩者的危害。

三、配電網無功補償遇到的問題

隨著對機場配電網建設的重視和無功補償技術的日益完善，低壓側無功補償技術在配電系統中也開始普及。從靜態補償到動態補償，從有觸點補償到無觸點補償，己取得了一些成功，但也存在兒個問題：

（1）優化的問題。無功補償的出發點往往放在用戶側，只注意補償用戶的功率因數。要真正實現有效的降損，必須從電力系統角度出發，通過計算全網的無功，確定配電網的補償方式、最優補償容量和補償地點，才能使有限的資金發揮最大的效益。無功優化配置的日標是在保證電網電壓水平的同時盡可能降低網損。

（2）測量的問題。380V低壓終端用戶通常只裝有功電能表，要實現功率因數的測量非常困難，這是導致我軍用機場低壓無功補償比較困難的原因。

（3）諧波的問題。電容器本身具備一定的抗諧波能力，但同時也有放大諧波的作用。諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響，甚至造成電容器的過早損壞。并目由于電容器對諧波的放大作用，使系統的諧波十擾更嚴重。因此安裝無功補償時必須考慮諧波治理，在有較大諧波十擾，又需補償無功的地點，應考慮增加濾波裝置。

（4）無功倒送的問題。無功倒送會增加配電網的損耗，加重配電線路的負擔。特別是采用固定電容器補償方式的用戶，可能在負荷低谷時造成無功倒送，應引起充分注意。

四、結束語

綜上所述，低壓電站是配電網系統中的重要組成部分，為了節約電能，降低能量降耗，有必要對低壓電站實施電容補償技術，首先要做到提高電壓并改善電壓的品質。電能損耗的降低，對于節約成本具有更為重要的意義。

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