高壓無功補償裝置在廠用電系統(tǒng)節(jié)能中的應用實例

薄利為　李玉鎮(zhèn)

摘要：由于電廠的廠用母線上所接的負荷大多是電感性負荷，電感性元件的運行會很大程度上降低廠用母線的功率因素，增大母線及廠用變壓器的功率損耗，所以在電廠廠用電母線的實際運行中可以通過加裝無功補償裝置來改善功率因素。文章通過計算加裝高壓無功補償裝置降低了廠用變壓器的損耗，表明無功補償裝置在電廠節(jié)能方面的實際意義。

關鍵詞：高壓無功補償裝置；降低損耗；廠用電系統(tǒng)；系統(tǒng)節(jié)能；電感性負荷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2015）29-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.047

1 概述

火力發(fā)電廠的廠用380V母線所接的大多數(shù)設備是感性負荷，感性負載的運行需要消耗大量的無功功率，造成廠用380V母線上的功率因素低，由于較低的功率因素會造成各電纜線路上的電壓損失增大，同時增大的無功電流也會造成設備的損耗和發(fā)熱加劇。為了深入挖掘廠用電系統(tǒng)的節(jié)能潛力，降低廠用電率，以達到提高經(jīng)濟效益的目的，可以通過在廠用汽機380V 7A、7B段母線上加裝大容量無功補償裝置，以改善母線的運行功率因素，實現(xiàn)節(jié)能的目的。但是否加裝后能極大地降低有功功率的損耗，提高母線的運行電壓，是否具有重大的節(jié)能意義，本文將通過對茂名廠廠用變壓器7A在加裝前后所提高的功率因素，通過具體的數(shù)值計算，得到有功功率損耗降低和運行電壓改善的具體數(shù)值，以探討加裝高壓無功補償裝置所達到的節(jié)能效果。

2 SJZ高壓無功補償裝置介紹

SJZ系列三相電壓大容量的自動分級補償裝置是采用最新的設計方法和設計理念，結合當今最先進的技術生產(chǎn)。它采用了分層的補償電壓調(diào)節(jié)技術，當所測量的電壓偏移，裝置改變初級繞組的連接方式，提供了電路不同的偏移電壓，從而改變母線電壓與電流的功率因素角，可使得電量的有功損耗減少，用本身不到1%的電耗換取變壓器有功功率損耗減少10%以上，具有良好的節(jié)能效果。該裝置通過接觸器的通斷關系，確定了五種無功補償關系。其接線原理圖如圖1所示：

圖1

直通檔：K1—K3接通，Kd1—2、Kh1—2斷開，使一次繞組不接入到網(wǎng)絡。

降Ⅰ檔：K1接通，K2、K3斷開，一次繞組串聯(lián)連接；Kh1—2接通，Kd1—2斷開，使一次繞組正向接入網(wǎng)絡。

降Ⅱ檔：K1斷開，K2、K3接通，一次繞組改變成并聯(lián)方式；Kh1—2接通，Kd1—2斷開，使初級繞組正向接入網(wǎng)絡。

升Ⅰ檔：K1接通，K2、K3斷開，初級繞組串聯(lián)連接；Kh1—2斷開，Kd1—2接通，使一次繞組反相接入到網(wǎng)絡。

升Ⅱ檔：K1斷開，K2、K3接通，初級繞組并聯(lián)連接；Kh1—2斷開，Kd1—2接通，使一次繞組反相接入到網(wǎng)絡。

這五種接觸器的通、斷狀態(tài)的切換是根據(jù)輸出電壓的值來進行的，當輸出電壓的值低于設定的允許值時，接觸器的切換使得輸出電壓達到要求的允許值，接觸器的切換能實現(xiàn)快速切換。

3 茂名廠高廠變參數(shù)

茂名廠#7機組兩臺汽機變是明珠電氣干式的雙繞組變壓器，兩臺汽機變額定容量為1000kVA，變比為6.3/0.4kV，△P=1.572kW，I0%=0.26，Uk%=6.19，Pk=8.88kW。

由變壓器空載試驗參數(shù)可知：

W

所以汽機變阻抗為：

#7機組單臺汽機變的等值阻抗圖可表示如下：

圖2

4 進行補償前計算

茂名廠#7機組帶300MW正常運行時，7A汽機變380V母線功率平均為：S=80+j56kVA，由此可以算出正常運行時，7A段母線運行的功率因素為。據(jù)此計算7A汽機變上的功率損耗，為：

MVA

7A汽機變的電壓降為：

V

所以在7A汽機變高壓側電壓不變的情況下，低壓側7A段母線的實際電壓為：

kV

5 進行補償后計算

在7A汽機變低壓側兩段母線上加裝高壓無功補償裝置，在運行中通過接觸器的通斷狀態(tài)來控制補償量，使得母線的運行功率因素達到0.95，即：，此時在有功功率不變的情況下，7A段母線上的無功功率為：kVar

同樣其在7A汽機變上的功率損耗為：

MVA7A

汽機變的電壓降為：

V

同樣在7A汽機變高壓側電壓不變的情況下，補償后低壓側7A段母線的實際電壓為：

kV

對比補償前后對7A汽機變損耗功率的大小以及廠用母線電壓的改善可以看出，補償后母線電壓的提高不大，只有幾V，但對損耗功率的減少效果明顯，變壓器的無功功率的損耗也有較大的降低。其對比如表1

所示。

6 結語

對比補償前后有功功率的損耗，補償后有功功率損耗每小時降低5kW，故補償后每年能夠節(jié)省能耗，按照每度電0.5元計算，每年節(jié)省經(jīng)濟效益21900元，同時無功功率的損耗也有大幅度的降低，無功的降低將使得廠用變壓器的發(fā)熱減少，同樣也可以降低變壓器的內(nèi)在損耗。本文對加裝高壓無功補償裝置的效果影響僅僅計算了對廠用變壓器有功損耗的影響，但隨著功率因素的提高，廠用母線電壓的改善，其所接的運行電機的運行條件同樣有很大的改善，對電機等設備的損耗同樣有所降低，同時由于無功電流的減少，母線上所接的運行負荷的發(fā)熱量會大大減少。由此計算可知，如果廠用電低壓側加裝無功補償裝置將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。另外加裝無功補償裝置后，同時改善了廠用電系統(tǒng)電壓質(zhì)量，減少了無功電流，可以有效減少設備的發(fā)熱量，延長設備的使用壽命；同時提高380V 7A段母線功率因素也可以提高所帶電機的功率因素和所接低壓廠用變的運行功率因素，提高所帶電動機電能的利用率。由于茂名廠#7號機組380V級廠用變壓器較多，達到了21臺，其中很多的廠變負荷較重，功率因素達不到0.8，如果能在這些廠變母線上加裝高壓無功補償裝置，將母線功率因素補償?shù)?.95，那么整個低壓廠用電系統(tǒng)的有功功率損耗能得到很大的降低，對整個廠用電系統(tǒng)的節(jié)能降耗有積極效果。

參考文獻

[1] 趙耀東.就地補償方式的選擇和應用[J].山西能源與節(jié)能，2002，26（3）.

[2] 牟旭濤.發(fā)電廠用電系統(tǒng)應用無功補償技術的研究

[J].節(jié)能，2003，253（8）.

[3] 曹晉利.節(jié)能無功補償裝置在電廠循環(huán)水泵電機上的應用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2003，（5）.

[4] 李萬利，古鋒.電壓型無功補償裝置在濟二電廠的應用[J].煤礦現(xiàn)代化，2006，（S1）.

作者簡介：薄利為（1981-），男，廣東茂名人，茂名臻能熱電有限公司助理工程師，研究方向：電廠變壓器節(jié)能；李玉鎮(zhèn)（1987-），男，廣東茂名人，茂名臻能熱電有限公司助理工程師，研究方向：電廠變壓器節(jié)能。

（責任編輯：秦遜玉）