工廠供電系統(tǒng)無功補償問題分析

劉波

摘要：工廠用電設備往往較多，且主要以電感性設備居多，因此在日常生產(chǎn)中勢必會造成大量的無功功率，嚴重影響正常供電系統(tǒng)平衡，降低供電水平。故有必要對工廠供電系統(tǒng)進行無功補償，提升供電質(zhì)量。本文就無功補償技術應用價值進行分析，并就常見無功補償辦法展開討論。

關鍵詞：工廠供電;無功補償;系統(tǒng)

引言

工廠負荷功率因數(shù)大小直接關系到供電系統(tǒng)運行質(zhì)量，提升負荷功率因數(shù)不但可以有效降低線路損耗，同時可以進一步提升線路供電電壓穩(wěn)定性，對于節(jié)能降耗等方面也具有非常重要的意義。此外，我國約有百分之七十左右的電力能源用于工廠生產(chǎn)中，因此對于工廠供電系統(tǒng)采用必要的無功補償意義重大。依據(jù)國家相關管理規(guī)定，對于工業(yè)供電功率因數(shù)應當不低于0.95，其它單位用電也需要達到0.9以上，但凡符合相關標準的企業(yè)均應當采取必要的措施進行無功補償。

1.無功補償意義分析

實際對于純電阻電路以及純電容電路做功時，電流的做功形式是不同的。通常將純電阻電路做功稱為有功功率，而對于純電容等一類電路做功則為無功功率。實際用電線路中往往搭載了形式多樣的負載，一些為感性負載、一些為電阻性負載而有一些則是容性負載，因此可能存在電能沒有做功情況。如若電能未能做功，則相應的功率勢必比較低，此時采取必要的無功補償則可以有效提升電能利用率。對于工廠負載，大多數(shù)為感性負載形式存在，因此往往需要依托容性負載來進行一定的無功補償。而采用補償電容器是目前應用最為廣泛，效益最優(yōu)化的無功補償模式。

2.無功補償措施探討

2.1電容器補償

當下大多數(shù)工廠選擇電容器進行無功補償，電力電容器又稱移相電容或者靜電電容，因此可以采用靜電電容器的方式安裝于工廠的供電線路中，這樣可以有效降低線路前端的無功電流。采用該方案實際投入成本較低，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定性較高，可操作性較強。常見的電容器補償又分為低壓分組補償、個別補償以及高壓集中補償三種。低壓分組補償?shù)姆绞街饕窃诠S的變配電室安裝電容器進行補償，起到補償無功功率，提高電能質(zhì)量，降低損耗的作用。該補償方式多見于低壓開關以及保護設備等環(huán)境中，投入成本較低，工作可靠性較高。個別補償方式也稱隨機補償，實質(zhì)就是將電容器與電動機直聯(lián)，此外開關設備與電動機為同一套。需要注意，采用該方式進行補償時不能隨意調(diào)動電容器的位置，且不適宜安裝在高次諧波較多的線路中，因此安裝時存在一定的難度;高壓集中的補償方式，主要是將電容器設備安裝在變壓器的母線上，操作相對簡單且穩(wěn)定性較好。但使用該方式只能將電容器安裝于總降壓變電所中，因此只是對變電所前端電力網(wǎng)的無功功率進行削弱，也只是對該變電所的供電質(zhì)量進行改善，而無法很好的彌補到工廠中的無功功率，因此該方案的可行性不高，經(jīng)濟性較低。

2.2基于同步補償器進行補償

同步補償器又稱同步調(diào)相機，主要是處于空載運行狀態(tài)的同步電機在過勵磁運行工況下，將無功功率補給電力系統(tǒng)，而對于欠勵磁運行工況下則會向電力系統(tǒng)吸納無功功率。基于該方式一定程度上可以對工廠供電網(wǎng)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，但實際該技術的實現(xiàn)相對復雜，投入成本較高，因此常用于規(guī)模較大的電網(wǎng)系統(tǒng)，而對于工廠等中小型電網(wǎng)系統(tǒng)則非常少用。

2.3提升功率因數(shù)

科學選擇電動機。滿載運行工況下可以大幅提升設備的功率因素，因此在對電動機進行選擇時應當依據(jù)現(xiàn)場實際需要盡可能保證設備運行時各項指標均能達到滿載運行工況。當下異步電動機的結(jié)構(gòu)與形式相對復雜，且工廠應用環(huán)境也有著明顯的不同，因此對電機設備進行選型時，應當充分考量相關電氣參數(shù)以及機械性能指標，盡量選擇封閉式電機，由于工廠所用電機負荷經(jīng)常處于較低的運行狀態(tài)，因此可以盡量選擇容量相對較低的電機設備。

變壓器設備的選型。據(jù)不完全統(tǒng)計，實際變壓器所消耗的無功功率在整個電力系統(tǒng)的總的無功功率的四分之一以上，此外對于處于空載運行工況下的變壓器設備其無功功率可以達到全部無功功率的五分之四左右。因此對于工廠而言應當慎重選擇合適的變壓器設備、對變壓器容量進行仔細計算，確保所選變壓器均可以達到最優(yōu)工作狀態(tài)。

3.無功補償常見問題分析

3.1諧波抑制問題

電容補償?shù)姆绞诫m熱可以起到一定的抗諧波效果，但也同時也可能對諧波的副作用進行放大，所以務必采取有效措施抑制諧波。目前應用較為普遍的措施包括：第一，將變流器的供電電壓與脈動數(shù)拉升，從而降低低頻次的諧波，將多個變流設備連接在同一條母線上;第二，安置專門的微機消諧裝置;第三，在換流設備周邊加裝濾波裝置;第四，通過串聯(lián)抑波電抗器的方式，對于較為容易遭受諧波干擾的電容裝置進行一定的防護。

3.2現(xiàn)場運維管理問題

實際當工廠供電系統(tǒng)電壓值較低或者功率因數(shù)不夠，此時應當在線路中額外并入電容器裝置，現(xiàn)場運維人員應當對電壓、電流等參數(shù)變化情況進行實時監(jiān)測，此外還應當現(xiàn)場檢查設備外殼是否存在鼓包或者漏油等情況，聆聽是否存在放電聲響以及放電痕跡，線路接頭位置是否有發(fā)熱情況，放電設備是否完好，指示燈指示是否正常等等。如若存在異樣情況，現(xiàn)場運維人員應當立即隔離電容器。在操作前需要從現(xiàn)場設備指示以及燈光情況觀察整個放電回路是否運行正常。待徹底隔離設備后，應當立即進行設備放電操作，保證徹底放電。

3.3無功倒送問題

無功倒送極有可能對工廠供電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重損害，從而進一步加重對整個線路的運行壓力。通常對于使用固定電容補償設備的工廠，當實際運行負載較低時經(jīng)常會發(fā)生無功倒送情況。為了避免該問題，可以使用電容自動補償設備以及部分投入電容器的方式來解決。

3.4并聯(lián)電容連接方式

三角形與星形接線模式是并聯(lián)電容最為常見的接線模式。其中三角形接線模式又分為單三角形、雙三角形兩種接線模式;而星形接線模式也分為單星形與雙星形兩種接線模式。例如，同等情況下，利用三角形接線方式實際所達到的容量值往往遠高于星形接線模式，故而大多數(shù)的工廠會選擇三角形接線的方式進行無功補償。而實際該接線方式卻存在一定的安全隱患，因此現(xiàn)如今的工廠無功補償所并聯(lián)的電容器主要以星形接線模式為主，一些低壓三相并聯(lián)電容器內(nèi)部則可能采用三角形連接。

4.結(jié)束語

相較于居民生活用電等其它用電方式，工廠用電需求量巨大，是電網(wǎng)重要的服務對象。電動機等一類感性負載是工廠應用最為常見的設備，因此如若不對其進行一定的無功補償勢必會造成大量的電能浪費，增加工廠生產(chǎn)經(jīng)營成本。此次首先對無功補償原理進行分析，隨后羅列了目前較為常見的無功補償措施，最后就工廠無功補償常見問題進行分析并針對性的提出相關應對措施。未來隨著工廠生產(chǎn)規(guī)模越來越高，勢必對于無功補償需求也越來越大，如何采取科學應對措施解決該問題將會引起更多的社會關注。因此對于工廠電力運維人員應當具備專業(yè)的技能素養(yǎng)，切實做好日常工廠供電系統(tǒng)運維管理工作;對于電力設計人員應當不斷學習借鑒先進的供配電技術，基于工廠需求現(xiàn)狀，切實設計有效的應對措施，提升工廠供電質(zhì)量，保障供電網(wǎng)絡安全。

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