工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)姆治?/h1>
2016-05-30 10:48:04鄧馥郁
科技風 2016年7期 關鍵詞：分析
鄧馥郁
摘 要：工廠供配電系統(tǒng)無功補償，已經(jīng)成為當前各工廠節(jié)能降耗常用的措施。本文首先分析了工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)哪康暮鸵饬x，并對工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)姆绞竭M行分析和比較，最后探討了工廠供配電系統(tǒng)無功補償裝置的選擇，為工廠供配電系統(tǒng)的無功補償設計提供資料參考。
關鍵詞：工廠；供配電系統(tǒng)；無功補償；分析
工廠供配電系統(tǒng)在工作中，系統(tǒng)輸出的功率包含有功功率和無功功率兩部分，有功功率是用電設備直接消耗電能，將電能轉化為機械能、熱能、化學能的過程。無功功率則是指電磁元件建立磁場、電容建立電場所占用的電能。為了降低工程供配電系統(tǒng)的能耗，提高其做工效率，工廠供配電系統(tǒng)一般都會涉及無功補償系統(tǒng)，以增加供配電系統(tǒng)有功功率的比例常數(shù)，實現(xiàn)降低生產(chǎn)電能消耗，縮減成本的目的。工廠供配電系統(tǒng)的無功補償一般分為集中補償、分組補償、單臺電動機就地補償三種方式，這三種方式分別適用于不同補償要求的供配電系統(tǒng)。因此，如何為工廠供配電系統(tǒng)設計無功補償，則成為工廠提高功率因數(shù)，提高設備管理水平的工作重點。
一、工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)哪康暮鸵饬x
工廠供配電系統(tǒng)的無功補償，主要作用是能夠提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而以更小的能耗完成生產(chǎn)任務。優(yōu)秀的供配電系統(tǒng)的無功補償系統(tǒng)設計，對工廠的日常生產(chǎn)和發(fā)展有如下益處。
1）減少工程電費支出。工廠在日常生產(chǎn)中，電費在生產(chǎn)成本中占比較大的部分，如果想要提高生產(chǎn)利潤，就必須最大化降低供電成本，以實現(xiàn)縮減生產(chǎn)成本的目的。供電公司銷售的電能，是以功率作為單位計算的，工廠在生產(chǎn)使用和消耗電能時，電能做工卻分為有用功率和無用功率兩部分，如果生產(chǎn)中無用功率較大，必然會導致生產(chǎn)中消耗電能增大，提高工廠的生產(chǎn)成本，降低利潤。通過為供配電系統(tǒng)設計無功補償，則能夠有效的降低無功功率做功消耗的電能，提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，以更少的電能完成更多的生產(chǎn)任務，實現(xiàn)節(jié)約電能，提高利潤的目的。
2）改善電壓質量。工廠無功功率的增加，會直接導致工廠電壓損失加大。而電壓損失加大，無疑會影響工廠設備的供電穩(wěn)定性和設備的正常運行。供配電系統(tǒng)采用無功補償，能夠有效的提高功率因數(shù)，改善供配電系統(tǒng)的電壓質量，穩(wěn)定負載電壓，提高供電電壓穩(wěn)定性和設備運行穩(wěn)定性，確保設備安全和產(chǎn)品質量。
3）降低選擇變壓器的額定容量。采用無功補償后，工廠在生產(chǎn)中變壓器的視在功率能夠有效降低。這意味著工廠在選擇變壓器時，可以選擇小容量變壓器即能夠滿足生產(chǎn)需求。小容量變壓器不僅成本投資小，而且其能耗也更低，能夠有效降低工廠的生產(chǎn)總成本，提高利潤。
4）減少電能損失。無用功率的增加，意味著工廠在生產(chǎn)時要耗費更多的電能才能完成生產(chǎn)任務，這無疑加大了工廠的電能損失。除此之外，供電系統(tǒng)線路的功率損耗也會隨著無用功的增加而加大，導致工廠電能損失加重。采用無功補償，能夠降低變壓器繞組中的電流，有效減少供電線路的電能損耗，減少工程生產(chǎn)中的電能損失。
二、工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)姆绞郊氨容^
工廠供配電系統(tǒng)的無功補償方式有很多，不同的無功補償方式，適用于不同生產(chǎn)規(guī)模的工廠，其投資和補償效果也有明顯區(qū)別。在構建工廠供配電系統(tǒng)的無功補償時，要對不同的無功補償方式的優(yōu)缺點了然于心，并根據(jù)工廠的規(guī)模和實際生產(chǎn)需要，合理的選擇補償方式，以提高工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)慕?jīng)濟性和適用性。
（一）高壓集中補償
高壓集中補償是指將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的6～10kv母線上，這種補償方式只能補償6～10kv母線前所有線路的無功功率。高壓集中補償雖然能夠對工廠生產(chǎn)無用功率進行補償，但卻補償效果較差。但由于高壓集中補償施工簡單、投資小、便于集中維護，因此這種補償方式在很多大中型工廠中仍然有著比較廣泛的應用。
（二）低壓集中補償
低壓集中補償就是將無功補償設備用于工廠供配電系統(tǒng)的低壓母線上，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，控制電容器投切。但電容器投切是整組進行的，因此無法實現(xiàn)對低壓用電系統(tǒng)平滑的無功補償調節(jié)。低壓集中補償在工廠供配電系統(tǒng)無功補償中應用也比較廣泛，這種補償方式有著接線清晰明了，運行維護工作量小，明顯提高配變利用率等作用，該方法還能夠有效降低電能損耗，經(jīng)濟性較高。
（三）分散就地補償
分散就地補償也叫做單臺電機就地補償，這種無功補償是針對工廠生產(chǎn)體系中耗電量巨大的設備單獨補償?shù)囊环N無功補償方式。分散補償裝置是將補償裝置安裝在需要進行無功補償?shù)膫€別容量較大且負荷較平穩(wěn)的用電設備旁邊。補償裝置一般與用電設備同時投入運行和斷開。該補償方式能夠補償安裝部位以前所有的高低壓線路及變壓器的無功功率，能最恰當?shù)亟档拖到y(tǒng)的損耗和維持系統(tǒng)的電壓水平，因此補償效果最好。但分散就地補償需要根據(jù)實際情況選擇使用，不能取代高壓集中補償和低壓集中補償。而且分散就地補償不適用于大容量電力的電子裝置，因為大容量供電裝置會產(chǎn)生高次諧波，采用分散就地補償會加大諧波次數(shù)，影響供電質量，并對附近電子設備帶來巨大影響。對于電動機頻繁啟動和正反轉輪換的設備，也不宜采用這種補償方式，以免產(chǎn)生不必要的能耗。最后，就地補償還要使用專用電力電容器，不能采用普通電力電容器，這無疑會加大投資額度，經(jīng)濟性較差。
三、工廠供配電系統(tǒng)無功補償裝置的選擇
（一）常規(guī)補償裝置的選擇
工廠生產(chǎn)中供配電系統(tǒng)常用的無功補償裝置是由電容器組、電容器支路保護、投切開關和自動補償裝置組成的，這種能夠實現(xiàn)分組自動投切的補償裝置在使用中必須避免電容組的頻繁開合，以提高電容的使用壽命，降低保養(yǎng)和維護的工作量。因此，在選擇常規(guī)補償裝置時，應該先投入先切除，采用輪換循環(huán)投切使用的原則，實現(xiàn)對常規(guī)補償裝置的有效保護，提高其使用壽命，降低投資和保養(yǎng)維護成本。
（二）串聯(lián)電抗器
由于現(xiàn)在工廠中多有波動性、沖擊性負荷， 這些設備運行時會產(chǎn)生大量諧波，引起電網(wǎng)電壓波動、閃變及三相不平衡，影響用電設備的安全運行。雖然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副作用。諧波含量過大時，會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞，由于電容器對諧波的放大作用，將使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴重，因而在有較大諧波干擾時，需要補償無功功率的地點考慮增加濾波裝置。
綜上所述，隨著我國社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，工廠供配電系統(tǒng)無功補償已經(jīng)受到各領域的高度重視。工廠供配電系統(tǒng)無功補償，是實現(xiàn)工廠節(jié)能降耗的有效措施，有助于工廠生產(chǎn)效率的提高和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)倪x擇和設計時，一定要綜合考慮工廠的生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)設備特點，科學、合理的設計無功補償方式，在降低無功補償資金投入量和維護保養(yǎng)工作量的同時，降低工廠生產(chǎn)的能耗，提高經(jīng)濟效益。
參考文獻：
[1] 薛超.針對功率因數(shù)對工廠供配電系統(tǒng)電能質量的影響分析[J].建筑工程技術與設計，2014（21）.
[2] 張志華.供配電系統(tǒng)中無功補償電容器的配置思路及策略研究[J].南方農(nóng)機，2015（6）：65-66.
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鄧馥郁
摘 要：工廠供配電系統(tǒng)無功補償，已經(jīng)成為當前各工廠節(jié)能降耗常用的措施。本文首先分析了工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)哪康暮鸵饬x，并對工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)姆绞竭M行分析和比較，最后探討了工廠供配電系統(tǒng)無功補償裝置的選擇，為工廠供配電系統(tǒng)的無功補償設計提供資料參考。
關鍵詞：工廠；供配電系統(tǒng)；無功補償；分析
工廠供配電系統(tǒng)在工作中，系統(tǒng)輸出的功率包含有功功率和無功功率兩部分，有功功率是用電設備直接消耗電能，將電能轉化為機械能、熱能、化學能的過程。無功功率則是指電磁元件建立磁場、電容建立電場所占用的電能。為了降低工程供配電系統(tǒng)的能耗，提高其做工效率，工廠供配電系統(tǒng)一般都會涉及無功補償系統(tǒng)，以增加供配電系統(tǒng)有功功率的比例常數(shù)，實現(xiàn)降低生產(chǎn)電能消耗，縮減成本的目的。工廠供配電系統(tǒng)的無功補償一般分為集中補償、分組補償、單臺電動機就地補償三種方式，這三種方式分別適用于不同補償要求的供配電系統(tǒng)。因此，如何為工廠供配電系統(tǒng)設計無功補償，則成為工廠提高功率因數(shù)，提高設備管理水平的工作重點。
一、工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)哪康暮鸵饬x
工廠供配電系統(tǒng)的無功補償，主要作用是能夠提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而以更小的能耗完成生產(chǎn)任務。優(yōu)秀的供配電系統(tǒng)的無功補償系統(tǒng)設計，對工廠的日常生產(chǎn)和發(fā)展有如下益處。
1）減少工程電費支出。工廠在日常生產(chǎn)中，電費在生產(chǎn)成本中占比較大的部分，如果想要提高生產(chǎn)利潤，就必須最大化降低供電成本，以實現(xiàn)縮減生產(chǎn)成本的目的。供電公司銷售的電能，是以功率作為單位計算的，工廠在生產(chǎn)使用和消耗電能時，電能做工卻分為有用功率和無用功率兩部分，如果生產(chǎn)中無用功率較大，必然會導致生產(chǎn)中消耗電能增大，提高工廠的生產(chǎn)成本，降低利潤。通過為供配電系統(tǒng)設計無功補償，則能夠有效的降低無功功率做功消耗的電能，提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，以更少的電能完成更多的生產(chǎn)任務，實現(xiàn)節(jié)約電能，提高利潤的目的。
2）改善電壓質量。工廠無功功率的增加，會直接導致工廠電壓損失加大。而電壓損失加大，無疑會影響工廠設備的供電穩(wěn)定性和設備的正常運行。供配電系統(tǒng)采用無功補償，能夠有效的提高功率因數(shù)，改善供配電系統(tǒng)的電壓質量，穩(wěn)定負載電壓，提高供電電壓穩(wěn)定性和設備運行穩(wěn)定性，確保設備安全和產(chǎn)品質量。
3）降低選擇變壓器的額定容量。采用無功補償后，工廠在生產(chǎn)中變壓器的視在功率能夠有效降低。這意味著工廠在選擇變壓器時，可以選擇小容量變壓器即能夠滿足生產(chǎn)需求。小容量變壓器不僅成本投資小，而且其能耗也更低，能夠有效降低工廠的生產(chǎn)總成本，提高利潤。
4）減少電能損失。無用功率的增加，意味著工廠在生產(chǎn)時要耗費更多的電能才能完成生產(chǎn)任務，這無疑加大了工廠的電能損失。除此之外，供電系統(tǒng)線路的功率損耗也會隨著無用功的增加而加大，導致工廠電能損失加重。采用無功補償，能夠降低變壓器繞組中的電流，有效減少供電線路的電能損耗，減少工程生產(chǎn)中的電能損失。
二、工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)姆绞郊氨容^
工廠供配電系統(tǒng)的無功補償方式有很多，不同的無功補償方式，適用于不同生產(chǎn)規(guī)模的工廠，其投資和補償效果也有明顯區(qū)別。在構建工廠供配電系統(tǒng)的無功補償時，要對不同的無功補償方式的優(yōu)缺點了然于心，并根據(jù)工廠的規(guī)模和實際生產(chǎn)需要，合理的選擇補償方式，以提高工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)慕?jīng)濟性和適用性。
（一）高壓集中補償
高壓集中補償是指將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的6～10kv母線上，這種補償方式只能補償6～10kv母線前所有線路的無功功率。高壓集中補償雖然能夠對工廠生產(chǎn)無用功率進行補償，但卻補償效果較差。但由于高壓集中補償施工簡單、投資小、便于集中維護，因此這種補償方式在很多大中型工廠中仍然有著比較廣泛的應用。
（二）低壓集中補償
低壓集中補償就是將無功補償設備用于工廠供配電系統(tǒng)的低壓母線上，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，控制電容器投切。但電容器投切是整組進行的，因此無法實現(xiàn)對低壓用電系統(tǒng)平滑的無功補償調節(jié)。低壓集中補償在工廠供配電系統(tǒng)無功補償中應用也比較廣泛，這種補償方式有著接線清晰明了，運行維護工作量小，明顯提高配變利用率等作用，該方法還能夠有效降低電能損耗，經(jīng)濟性較高。
（三）分散就地補償
分散就地補償也叫做單臺電機就地補償，這種無功補償是針對工廠生產(chǎn)體系中耗電量巨大的設備單獨補償?shù)囊环N無功補償方式。分散補償裝置是將補償裝置安裝在需要進行無功補償?shù)膫€別容量較大且負荷較平穩(wěn)的用電設備旁邊。補償裝置一般與用電設備同時投入運行和斷開。該補償方式能夠補償安裝部位以前所有的高低壓線路及變壓器的無功功率，能最恰當?shù)亟档拖到y(tǒng)的損耗和維持系統(tǒng)的電壓水平，因此補償效果最好。但分散就地補償需要根據(jù)實際情況選擇使用，不能取代高壓集中補償和低壓集中補償。而且分散就地補償不適用于大容量電力的電子裝置，因為大容量供電裝置會產(chǎn)生高次諧波，采用分散就地補償會加大諧波次數(shù)，影響供電質量，并對附近電子設備帶來巨大影響。對于電動機頻繁啟動和正反轉輪換的設備，也不宜采用這種補償方式，以免產(chǎn)生不必要的能耗。最后，就地補償還要使用專用電力電容器，不能采用普通電力電容器，這無疑會加大投資額度，經(jīng)濟性較差。
三、工廠供配電系統(tǒng)無功補償裝置的選擇
（一）常規(guī)補償裝置的選擇
工廠生產(chǎn)中供配電系統(tǒng)常用的無功補償裝置是由電容器組、電容器支路保護、投切開關和自動補償裝置組成的，這種能夠實現(xiàn)分組自動投切的補償裝置在使用中必須避免電容組的頻繁開合，以提高電容的使用壽命，降低保養(yǎng)和維護的工作量。因此，在選擇常規(guī)補償裝置時，應該先投入先切除，采用輪換循環(huán)投切使用的原則，實現(xiàn)對常規(guī)補償裝置的有效保護，提高其使用壽命，降低投資和保養(yǎng)維護成本。
（二）串聯(lián)電抗器
由于現(xiàn)在工廠中多有波動性、沖擊性負荷， 這些設備運行時會產(chǎn)生大量諧波，引起電網(wǎng)電壓波動、閃變及三相不平衡，影響用電設備的安全運行。雖然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副作用。諧波含量過大時，會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞，由于電容器對諧波的放大作用，將使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴重，因而在有較大諧波干擾時，需要補償無功功率的地點考慮增加濾波裝置。
綜上所述，隨著我國社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，工廠供配電系統(tǒng)無功補償已經(jīng)受到各領域的高度重視。工廠供配電系統(tǒng)無功補償，是實現(xiàn)工廠節(jié)能降耗的有效措施，有助于工廠生產(chǎn)效率的提高和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在工廠供配電系統(tǒng)無功補償?shù)倪x擇和設計時，一定要綜合考慮工廠的生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)設備特點，科學、合理的設計無功補償方式，在降低無功補償資金投入量和維護保養(yǎng)工作量的同時，降低工廠生產(chǎn)的能耗，提高經(jīng)濟效益。
參考文獻：
[1] 薛超.針對功率因數(shù)對工廠供配電系統(tǒng)電能質量的影響分析[J].建筑工程技術與設計，2014（21）.
[2] 張志華.供配電系統(tǒng)中無功補償電容器的配置思路及策略研究[J].南方農(nóng)機，2015（6）：65-66.
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