淺談工廠供配電系統無功補償

王會賢

摘要：現階段，我國工業化進程不斷加劇，在工廠的供配電系統中，輸出功率包括有功功率、無功功率2個部分，前者是電氣設備直接消耗的電能，后者是建立磁場和電場占用的電能，為了降低整個系統的功耗，一般會采用無功補償系統。該文首先分析了供配電系統無功補償的意義，然后介紹了工廠供配電系統無功補償的類型，最后闡述了無功補償裝置的選擇方法，以供參考。

關鍵詞：工廠;供配電系統;無功補償

引言

在工業化背景下，工業對電力的需求最為突出。在電力資源有限的情況下，工業對電力的需求增長加劇了電能緊張的問題。同時，部分工廠在工業生產中，由于管理不善，導致電能浪費，嚴重影響了工廠的經營與發展。整體看來，我國工業工廠對有功電能的使用率較低，能源浪費現象較為嚴重。目前，我國一線城市大力推廣電氣節能技術，并將其應用于工業生產中，取得了一定的效果。面對電力能源日益緊張的情況，對工廠供配電系統中節能措施進行研究是十分必要的，具有重要的現實意義。

1工廠供配電系統無功補償的目的和意義

（1）降低工程電費的支出。正常情況下，在工廠的總投入資金中，電費會占有較大的一部分。基于此，如果工廠想提高生產效益，就需要來降低成本，而電費作為成本中比較大的部分，有很大的下降空間，所以要大力發展工廠供配電系統的無功補償。工廠使用的電能大多來自供電公司，供電公司傳輸來的電能在工廠內轉化為有功功率和無功功率，如果在生產工作中，無功功率占有較大的比重，那么肯定會導致成本過高，就需要降低無功功率的消耗，提高供配電系統的功率因數，使用更小的消耗來完成工作任務，大幅度的節約電能，提高工廠的經濟效益。（2）減少電壓的損失。如果工廠在進行生廠工作時，有過大的無功功率的消耗，那么將會造成電壓的損失過大，勢必會影響工廠內其他設備的正常電壓供給和設備的正常運轉。如果工廠應用了供配電系統的無功補償，這類問題將會迎刃而解，可以大大提升功率因數，從而穩定供配電系統的電壓供給，使工廠內其他生產設備穩定運行，從而提高生產效率。（3）降低變壓器容量。變壓器是供配電系統的重要組成部分，選擇變壓器時，容量大小是一個關鍵要素。系統進行無功補償后，變壓器的視在功率明顯降低，對于工廠而言，變壓器的選擇難度減小，即使選用容量較小的變壓器，也能滿足生產需求。相比于大容量變壓器，小容量變壓器不僅成本低，而且運行過程中的電能損耗小，也是降低工廠生產成本的有效途徑。

2 工廠供配電系統無功補償的類型

2.1高壓集中補償

從結構組成來看，高壓無功集中補償裝置包括 ：①控制器 ;②高壓真空開關（或真空接觸器）;③高壓電容器組;④電抗器;⑤放電線圈;⑥避雷器;⑦輔助設備。工作原理是基于九區圖、模糊控制理論，依據電壓優先、負荷無功功率、投切次數限量等條件，確定是否投切電容器組，促使母線電壓位于標準范圍內，實現減小電耗的目標。結合實際情況，高壓集中補償在工廠中的補償效果差，但優點是投資小、施工簡單、方便維護，因此目前應用比較普遍。

2.2低壓集中補償方式

在工廠供配電系統的低壓母線上連接無功補償設備，這就是低壓集中補償方式，可以轉變為控制保護的一種裝置，它可以良好的控制電容器的投切。低壓集中補償可以很清楚的了解接線，運行的維護成本也比較小，能夠有效地提高補償效率，從而提高工廠的經濟效益，在工廠中也有著大面積的適應。

3工廠供配電系統無功補償裝置的選擇

3.1普通補償裝置

在工廠的供配電系統中，普通無功補償裝置由電容器組、電容器支路保護、投切開關和自動補償裝置等組成。該補償裝置可以分組自動投切，但要減少電容器組的開合次數，以減少維修養護工作量，延長電容的使用壽命。結合實踐，選擇普通的無功補償裝置時，確保先投入、先切除，采用輪換循環投切，可對裝置產生保護作用，降低投資成本和維護成本。

3.2串聯電抗器

根據有效的調查，不難發現現在很多的工廠內的設備都存在一些具有不規則、波動較大的負荷，而且在設備啟動后還會有很多諧波，從而嚴重影響電壓的穩定性，阻礙了設備的正常運行。即使一些設備本身具有一定的抗諧波能力，但是還會受其影響而產生一些負面效應。當諧波的數目比較多時，會減少電容器的使用壽命，這些諧波具有一定的破壞性，使電容器的內部零件受損。根據電容器的一些特點，還會放大諧波，加大了諧波對整個電力系統的干擾。

4工廠供配電系統中的節能措施

4.1提高變壓器運行的經濟性

在選擇變壓器時要根據工廠的實際生產情況選擇合理的容量，盡量用最少數量的變壓器滿足工廠運行的最大負荷量，以保證負荷、保證設備自然功率因數的前提下降低無功補償設備的容量，降低無功補償的成本。在選擇變壓器時以非晶體鐵心變壓器等節能型變壓器為首選，相比同系列的工程配電系統，前者可以降低30%的空載損失。

4.2優化供配電系統設計

第一，合理設置保護裝置。為了提高工廠供配電系統供電的穩定性與安全性，一般情況下會配置微機綜合保護裝置，科學分配高低壓側電氣設備，開展熱穩定試驗。部分工廠工業生產任務較多，因此對供電系統的可靠性提出了更為嚴格的要求，因此往往選用直流屏保護裝置。在應用直流屏保護裝置時，工廠須結合系統內斷路器的數量進行配置。第二，高低壓配電系統的設計。在節能改造過程中，工廠必須要堅持節能、優化經濟適用性以及實事求是的原則，要保證電氣節能技術的應用能夠滿足電氣設備的用電需求，同時也要考慮優化的成本。在配置變壓器時，設計人員應該結合工廠的整體規劃、用電需求等情況選擇合適的型號，在相關條件都符合的情況下，優先選擇有載油浸調壓變壓器。在設計低壓柜時，考慮固定式開關柜，減少費用投入，提高經濟效益。第三，合理配置變電所主接線。為了減少變電所主接線中性點接地系統故障、母線失壓故障、越級跳閘等現象，進而影響供配電系統，在配置時可以采用高壓雙電源連接變電所與配電房方式提高系統的穩定性與可靠性，減少供電中斷情況。

4.3補償回路加裝有源濾波器

有源濾波器在諧波的大小與頻率都發生變化時進行無功補償，有效抑制傳統濾波器的缺點，以時域分析作為基礎，可以實時對發生畸變的諧波進行跟蹤和補償，檢測的時候詳細明確，計算后得出補償電流信息，并與負載電流中需要補償的諧波相互抵消，得到的電流就是期望的電源電流，進而有效保護用電設備，使設備正常運行。想要讓有源濾波器做到完全補償，建議使用科學信號跟蹤系統，其可在最短時間內做出判斷，從而使用比較穩定可靠的電源作為無功補償元件。當前的科學技術還無法大范圍推廣，只能在部分工廠中使用有源濾波器，而且這些工廠對諧波要求敏感，使用的電氣設備都是精密儀器，應用時不能存在差錯。

結語

供配電系統無功補償，可以提高功率因數、改善電壓質量、減少電能損失、提升設備出力。文中以工廠供配電系統為例，介紹了高壓集中補償、低壓集中補償、分散就地補償的應用。選擇無功補償裝置時，應根據普通補償裝置、串聯電抗器、無功發生器的不同，制定合適的補償方案，保證供配電系統安全穩定運行，提高工廠的經濟效益。

參考文獻

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