動態無功補償技術在企業節能技術改造中的應用

張 潮

（貴州瑞泰實業有限公司，貴州 六盤水 553000）

在我國國務院頒布的《國家中長期和技術發展規劃綱要》中明確指出：我國的企業發展應堅持以節能減排，降低能耗為優先發展方向，要攻克主要節能的關鍵技術，提升一次能源利用效率，增加終端能源利用效率，重點研高耗能工業領域的節能技術與裝備。動態無功補償具有長距離傳輸線路電壓，進而提升線路功率和傳輸能力、一致電網電壓波動、提升輸電系統暫態穩定性、提升受電系統對的電壓穩定性、抑制功率震蕩地做作用，其重點是在動態無功補償技術裝置中的重要樞紐點需要具有足夠快速反應的動態電壓或是無功支撐。在各種復雜工業中，對其應用可以有效地提升各個用電設備的功率因數進而提升工業中的節能降耗的效果。

1 現階段國內的形式

當今世界中具有的能源人均占比率在逐年下滑，能源與人們的發展已經成為社會發展的重要矛盾之一[1]。隨著經濟的發展，我國的能源消耗率在逐年提升，近些年來，電力能源的供應量提升使得電力資源供應緊張，在此種背景下，部分地區為了節約資源限制電能的應用出現了拉閘限電的情況，為人們的生產生活造成了極大的影響。因此，需要進行資源的節約和創新，國家和政府對資源的利用情況給予了高度重視，更是提出了建設資源節約型環境友好型社會，為了推進循環經濟發展，促進環境問題和資源問題的解決，出臺了許多關于節約的法規與要求等，對各省、市、縣等級別的重點耗能企業實行嚴格的目標責任制，要求其進行能源審計，加快其企業中的節能降耗技術改造。在眾多的節能技術中，動態無功補償具有成熟的技術哼惡經驗，在各個企業的節能改造中能夠有效應用，是各地節能主管部門重點退關的節電新技術，吃呢崗位企業節能目標實現的重要舉措之一。

2 動態無功補償技術的作用

2.1 提高功率因數既減少相應電費

動態無功補償技術可以實時的跟蹤用戶側的功率因數并根據電設備對無功功率的實際需要對其進行動態的補償[2]。在用戶功率因數的高低變化中，通過對電力設備的利用進行電能的節約混合電壓質量的改善。我國曾運用調整電費收取結構的方式鼓勵用戶采取各種措施改善功率因數。在采用無功補償后，可以有效地提升企業功率因數電力部門的要求，進而減少電力資源的需要和電力方面的支出。

2.2 減少供配電線路以及變壓器上的電能損耗

在采用無功補償后在電器和電容中負載需要的無功功率基本有動態無功補償設備提供，進而減少無功電流在電壓線路上的流動，進而減少電能在供電輸出線路的損耗。例如，設R為線路電阻，ΔP1為補償之前的線路損耗，ΔP2為功率因數提升后的線路損耗，則線損減少的運算公式為：

在進行無功補償功率時，有功功率在不會改變情況下，功率因表現得越越高負荷電流就會與之相反，越來越小，此種狀況有助于減小線路中存在的損耗，進而降低電能中的損耗。

2.3 提升電能的傳輸質量

無功功率主要通過電容的得到補償，電容的投切會對電壓造成影響，使其突然間出現波動，產生相應的諧波量，并無法對其進行對抗和消減[3]。此情況可以通過保持低壓無功功率補償和對高壓電容組合的補償措施進行有效改善，為了增加其穩定性可以通過手動投切的方式進行。在一般情況下，為了禁止功率補償過量、載量少是電壓過高等對設備造成的損壞，會運用自動投切的方式進行。而動態無功補償技術會采用自動的低壓補償裝置，在此裝置運用過程中高壓或是低壓的功率補償效果是一樣的，在輸電線路進行有功負荷運輸時可能會出現電壓耗損以及電線路進行無功負載運輸所用電壓是電壓損耗的部分進而降低電壓損耗，達到電能質量的提升[4]。除此之外，由于輸電線路電流在傳送過程中不斷變小，送點線路中的電壓損耗相應的也會減少。進而對系統電壓的穩定進行提升和優化，促進大型電機的啟動電壓減小。

2.4 改善電壓質量

隨著供電線路電流減小其具有的電壓也會相應的減少，而線路電壓和系統電壓壓相應的提升，此作用不僅提升了供電電壓的質量更改善了用電設備的運行和運行狀況[5]。此外采用無功補償后，各個環節的開關、電器上的電流減少，開關觸頭故障也會因為電流下降而減少，使得供電線路的發熱情況減輕，提升線路的安全性和可靠性，延長設備的使用壽命。

3 動態跟蹤式無功功率自動補償裝置

3.1 動態跟蹤式無功功率自動補償裝置特點

現階段國內具有的無功功率補償方式裝置是檢測用戶電網中cosφ的功率大小，并通過繼電接觸系統進行電容器組的自動投入或是切除，進而達到無功功率的補償效果[6]。但是對于大量值得無功功率和急速變化的無功功率卻無法進行補償，并且對于諧波產生的危害月無法抵抗。因此，現今在企業中運用的是動態無功率自動補償裝置，其運用霍爾元件對無功功率進行有效檢測，并且其補償主要回路并采用與傳統的繼電接觸完全不同的晶閘管開關控制，此開關控制能做到對無功功率進行快速及時有效地自動跟蹤性補償，金之后與電流傳輸的半個周期。在補償主回路設置的空心電感應器可以運用比較容易設置的晶閘管和整流二極管進行反并聯半波控制。此設計技能補償無功功率又能補償高次諧波。

其一，其具有cpc相位控制系統。該系統的運用能夠真正的使動態跟蹤式無功功率自動補償裝置做到電壓過零投入、無涌流，從而使得設備的使用壽命得以有效的延長，并且其具有在精準高速投切的過程中不會產生相應的過渡效應，使得此裝置能夠對投切電容過程中產生的巨大涌流和伴生的電壓波動進行有效的克服。

其二，其具有著應用數字技術的特點。此特點能夠使得功率因數的補償模式從根本上發生改變，促進了無功補償模式進入數字時代的腳步。與此同時此特點還能夠從根本上保證了控制系統的先進性和精準性，使得其在進行補償時能夠有效地發揮其快速、精準的作用，具有更加強大的功能。此特點的運用可以使得動態跟蹤式無功功率自動補償裝置能夠根據用戶的要求對設備進行通信接口的配置，使得其自動能量的管理功能得以有效的提升。此外還可以通過通信網運用現代化辦公設備對能量進行管理，使得信息傳輸、處理、儲存等功能的運用更加的方便。

其三，其具有能適應負載快速、頻繁變化的工作環境特點。此特點能夠夠對補償進行精準反應，速度可以達到0.2s，只要將其進行設置就能使得其進行迅速的補償作用。此系統可以直接進行電容的直接投入，并不需要等待期進行放電設置。如果有用戶具有特殊要求時，該設備會在20ms之內完成一組相應的電容投入，而此種投入的速度和反映的速度是傳統補償器中無法達到的效果。因此其具有創新性和實效性。

其四，動態跟蹤式無功功率自動補償裝置采用了機電一體化的晶閘管復合開關，該設置的運用既能對原晶閘管開關進行快速的通斷的優點進行有效的保留，又具有導通不發熱的特點，能夠有效的對高溫進行耐受，使得消耗減小。

其五，其具有的使用靈活簡便的模塊組合方式。在進行實際的補償中補償的分級比較多，而該裝置中運用點單位的功率因數補償會刀刀0.99的補償效果，由此可見其具有的補償效果顯著。另外，其內部的控制系統還具有一定的自動輪休功能，使得其設備的使用期限得以有效的延長。

3.2 動態跟蹤式無功功率自動補償裝置電路總圖

動態跟蹤是無功功率的自動補償裝置如圖1所示，其是由控制器、電容單元模塊、空氣開關、警告器組成的，其中控制器是設備的中心部件，一般情況下運用的是CIRCUTOR computer 8df控制器，在圖1中8df是從l2、l3中提取電壓信息，并從T3中提取系統的電流信息，進而對系統中的高功率因數進行測量和計算，最后作出決定輸出必要的觸發信號，分成8部對晶閘管進行導通再介入補償電容，或作出相反的決定。（見圖1）

圖1 動態跟蹤式無功功率自動補償裝置電路總圖

4 動態跟蹤式無功功率自動補償技術實際應用

4.1 企業概況

某企業是典型的民營企業，在創造大量經濟效益的同時成為高耗能企業，年電費支出高達數億元人民幣，對其進行節能改造是提升經濟效益和產能效益的重要工作，此工作的開展不僅能夠有效挖掘其中具有的內部潛力，還能促進產品成本得以降低，進而提升企業的核心競爭力[7]。該企業具有的低壓設備居多，隨著其具有的負載力變低電機的功率因素也會相應地變低，而此企業的占地面積比較大供電線路隨之變長，進而產生大量無功功率，增加電能損耗和電網負荷。

為了提升電力供應的效率和降低系統的在運行中的損耗，需要對配電室進行相應的動態無功補償設備的安裝，在對該廠的具體情況和耗電量的實際情況進行的綜合考核下，最終決定選擇動態跟蹤式無功功率自動補償裝置的技術方案。

該企業在進行動態無功補償裝置的安裝中，開始是在三個配電室進行試點運用，對其工作的效率和與企業工作的日常運行的匹配度進行觀察，并對其使得工作方式進行研究，經過兩年的試運行可知，其具有的節能效果和擴容效果比較明顯。在對其進行的節能效果的測試中顯示此設備的運用能夠有效的起到節能的效果，運用后的負債電流平均下降了14%，視在功率也進行了相應的下降，下降率為13%，功率因數得到了提升，因此其具有良好的補償效果?；诖?，該企業為在實際的運行中又在其他的配電室安裝了6臺相應的補償設備。，在進行實際的運行中對配電室的數據記錄和分析中可知在對動態無功補償裝置的檢測中可知其不僅具有節能的效果還具有相應的增加電工率的效果。

4.2 技術經濟效益分析

用無功功率補償后，會產生相應的經濟技術效益，主要有以下幾點：第一，在進行補償后，變壓器的二測次電流強度大幅度降低，變壓器中的銅鐵耗損也相應地會減少[8]。首先是對變壓器銅耗損進行有效的節約。在進行有效的補償后，對相應的數據進行分析可見變壓器的二次側的電流會具有明顯的下降和減少。惡戲中節約的變壓器耗損一般會有三部分組成：分廠變壓器減少耗損、總廠變壓器減少耗損、總廠總變壓器減少耗損。其次，會產生節約線損。節約線損同樣也是由三部分組成：從補償器到分廠變壓器供電線路節約的線損、從變壓器到變壓器之間的供電線路節約的線損、重合分變壓器到中變壓器之間供電線路節約的線損；第二，為了衡量無功功率補償的經濟效益，會在無功功率中引進“無功功率經濟當量”的概念，即每一千乏無功功率再整個電力系統中節約的有功功率耗損。為衡量無用功率補償的經濟效益，需要在無功功率補償領域引入“無功功率經濟當量”的概念，此概念指的是只要補償一千乏無功功率就會對整個典例系統中的有功功率的耗損進行節約。無功功率經濟當量的大小與復合點到電源各個環節的運行狀況具有直接的關系，對于高壓變壓器節約的銅損以及電線路節約的線損會在高壓測量設備的運行中受到制約，因此使得實際的測量比較困難，因此在進行測量是會采用無功功率經濟當量估算的方法進行。根據該集團具有的實際情況無功功率測量方法的運用具有實際的意義，在對其進行車輛的過程中不僅能保證測量數據的準確性，還能有效的促進測量的便捷性。

此外，對其進行補償還會增加中斷的電壓，提升設備效率和功率因數，進而提升工業產能，增加經濟效益。

5 結語

總而言之，在輸配電系統中具有的無功功率補償具有重要作用?，F階段，根據調查顯示，現金具有的動態無功補償技術具有穩定電力系統性能的作用，不僅可以在各個環境下進行應用，還具有明顯的節能效果，適用于企業節能技術改造中各種電機產品的技能改造。在實際應用中能夠有效的跟蹤電動機的負載變化對其進行實時補償，降低內網消耗，提升功率因數，穩定電容性能，促進經濟效益安全可靠。在企業節能技術的改造中對于各種感性負載的設備皆可使用，并且對于長時間運作的大型低電設備的節能效果比較明顯，進而提升企業節約資源戰略發展目標的實現效率和效果，促進企業節能與發展的雙豐收。