光纖制造廠低壓無功補償的選擇

龔劍

摘要：針對目前精密電子廠房諸如光纖廠房內用電負荷以及目前市場常見的幾種無功功率補償產品的特性，進行對比，選擇最適合該生產廠房的無功補償產品。

關鍵詞：光纖廠房 ?無功補償

一、光纖廠房中無功的來源

隨著社會數據通信與多媒體業務需求的發展，全社會對通信傳輸載體有很大的需求，因此光纖光纜制造業飛速發展。光纖的制作即將制備好的光纖預制棒加熱熔融后，拉制成直徑符合要求的細小光纖纖維，同時為其涂上彈性涂料。

目前國內光纖制作的拉絲塔主要的用電設備是高溫爐、UV固化爐、收線篩選設備、拉絲生產控制設備等，以及冷卻系統的空調器、風機、水泵等外圍設備。

高溫爐：目前市場上使用較多的高溫爐主要采用高頻感應加熱技術，將工頻轉換成頻率更高的交流電，利用電磁感應原理加熱。將光棒放在高頻磁場內，磁力線會切割光棒，在光棒中產生感應電動勢、高頻電流，使光棒發熱。高溫爐功率因數在0.9以上。

UV固化爐：UV是ultra violet的縮寫[1]，意為紫外線。UV固化爐工作原理是通過控制燈管電壓，使燈具發出紫外線光，固化熔融狀態的光纖預制棒。用電設備主要為發光燈具，功率因數在0.92左右。

篩選及收線設備：被拉制出來的光纖需要進行一定抗拉強度的篩選。通常方法是將光纖從牽引輪上放出來后，由一個篩選牽引輪牽引，經過一個旋轉的篩選輪，依靠篩選輪的進口速度和出口速度差，在光纖上產生軸向張力來完成的。主要用電負荷為電機，功率因數0.8左右。

冷卻系統：采用空調機組、風機及水泵循環系統等為整條生產線提供冷源。此部分絕大部分用電負荷為旋轉電機，為感性負載，使用過程中會吸收容性無功。功率因數在0.8-0.85之間。

可見，拉絲塔自身設備功率因數高，使用無功少。大部分無功功率使用設備為其外圍設備，空調器、水泵、風機等諸如此類的電機感性負載。

二、無功補償的必要性

當用電負荷吸收無功功率過多，然而沒有進行無功補償時，會對電網系統造成諸多不利下影響。無功的不足會引起系統電壓水平的下降，電壓偏移過大會影響用電設備的運行特性，而且還影響到用電設備所取用的功率，對系統帶來不利影響。為了保證系統電壓必須具有充足的無功功率[2]。因此各地區供電部門對用電單位提出其要求整體功率因數需在0.9及以上（各地區標準不一），所以，每個用電單位在向電力部門報建申請供電時，必須考慮其無功補償。

三、常見的低壓無功補償產品

由于光纖生產中無高壓設備，因此有效的無功補償方式為低壓就地補償。無功補償的方式從同步調相機、靜止式靜態無功補償MSC、靜止式動態無功補償裝置（SVC）發展至高級動態無功發生器（SVG）[3]等。

1、同步調相機：原理可視為一臺不帶機械負載運行的同步電動機。因此總是在接近于零的電磁功率和零的功率因數情況下運行的。近似認為只向電力系統提供無功功率。由于其運行維護復雜、響應慢，小容量投入費用較高等缺點。目前已屬于淘汰技術，但樞紐變電站、HVDC換流站等需要大容量集中補償地方仍在使用。

2、靜止式靜態無功補償MSC：用斷路器或接觸器分級投切電容，其控制器簡單，投資少。缺點是投切電容器時常會引起較為嚴重的沖擊涌流和操作過電壓，易造成接觸點燒焊，而且使補償電容器內部擊穿，所受的應力大，維修量大。主要適用無功量穩定，不需頻繁投切電容補償的用戶。

3、靜止式動態無功補償SVC：分級先由可控硅在電壓過零時投入電容，再由磁保持交流接觸器觸點并聯閉合，可控硅退出，電容器在磁保持交流接觸器觸點閉合下運行。在380V低壓配電系統中應用較多。無涌流，無觸點，投切速度快，級數分得足夠細化，基本上可以實現無級調節。

4、高級動態無功補償SVG：

SVG是當今無功補償裝置領域新技術的代表，是基于大功率逆變器的動態無功補償裝置。SVG的基本原理就是將自換相橋式電路并聯在電網上，通過調節橋式電路，使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現功率無功補償的目的。作為有源形補償裝置，不僅可以跟蹤沖擊型負載的沖擊電流，而且可以對諧波電流也進行跟蹤補償。

四、光纖廠應選擇的產品

針對光纖制造廠負荷的特點：光纖行業負載三相相對平衡，光纖生產設備功率因數高，外圍設備以電動機為主，功率因數在0.8左右，生產過程比較連續，短時工作制設備很少。因此其無功補償要求相對較低，無功補償的容量可以根據設備同時投入的最大量選擇。

光纖制造廠低壓無功補償一般安裝于自建變配電站的低壓母線上，但隨著用戶負荷的波動，變電站電容器就得頻繁投切，而電容器的投切過程最容易產生操作過電壓，這對電容器的安全和壽命以及系統內其他設備的安全運行都造成了極大的隱患。負荷停機而用戶電容器不停就會造成無功倒送。還有些用戶為提高末端電壓多投電容器也造成無功倒送，使得變電站無法達到電壓及功率因數同時達標。

因此適合光纖廠房低壓就地無功補償方式有SVC和SVG。

SVC是目前相對先進實用技術，在輸配電電力系統中得到了廣泛應用;高級無功發生器SVG是一種更為先進的新型靜止型無功補償裝置，是靈活柔性交流輸電系統技術和定制電力技術的重要組成部分，現代無功功率補償裝置的發展方向。

五、結論

光纖制造生產過程中，會有各用電設備的陸續投切，導致整個廠房的無功功率使用量在不停的變化，SVC和SVG無功補償方式能夠滿足工藝生產的要求。

SVG和SVC相比，在系統電壓很低的情況下，仍能輸出額定無功電流，而SVC補償的無功電流隨系統電壓的降低而降低。SVG響應時間段，能從容性無功到感性無功連續平滑調節。因此光纖廠房中使用SVC能滿足使用要求，但在經濟條件允許的情況下，優先選用先進產品SVG是第一選擇。

[1]劉園園.光纖光纜生產中UV固化度的影響因素研究[J].光纖與電纜及其應用技術，2017， （2）.2-3

[2]趙儀軒.無功補償對靜態電壓穩定的影響[J].城市建設理論研究，2016， （12）.12-13

[3]李鑫文.工廠供電系統無功補償技術淺析[J].信息系統工程2019， （2）.2-3