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工廠供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)姆治黾皯?yīng)用論文
摘要：提高工廠供電系統(tǒng)中各相關(guān)部分的功率因數(shù)，以充分利用設(shè)備的容量，增強(qiáng)輸電能力，減少功率損耗和電能損耗，實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約及供電質(zhì)量的提高意義深遠(yuǎn)。文章從無功補(bǔ)償?shù)脑沓霭l(fā)，介紹了無功補(bǔ)償技術(shù)在工廠供電系統(tǒng)的應(yīng)用及其注意事項(xiàng)，有一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償；供電系統(tǒng)；功率因數(shù)
工廠用電設(shè)備繁多，且大部分為電感性設(shè)備，在生產(chǎn)運(yùn)行中往往需要吸收大量的無功功率，進(jìn)而造成工廠供電系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，不僅對電壓質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致不能有效地利用電氣設(shè)備，更對系統(tǒng)的供電能力造成嚴(yán)重影響。因此，對工廠而言，提高系統(tǒng)中各相關(guān)部分的功率因數(shù)，以充分利用設(shè)備的容量，增強(qiáng)輸電能力，進(jìn)而減少功率損耗和電能損耗，實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約及供電質(zhì)量的提高，意義深遠(yuǎn)。
1無功補(bǔ)償技術(shù)原理
電流經(jīng)過純電阻過程中電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，但在經(jīng)過純?nèi)菪载?fù)載時(shí)并未做功，因此被稱為無功功率，在實(shí)際電路中常為混合性負(fù)載，因此有電流經(jīng)過時(shí)會(huì)有部分電能未做功，這時(shí)功率很小，若進(jìn)行無功補(bǔ)償則能大幅度地提高電能利用率，利于工廠節(jié)能增效。如前所述，工廠多為感性負(fù)荷，因此電感負(fù)載需依賴公共功率的大量補(bǔ)償，一般可采用如下兩大種途徑，一是由輸配電系統(tǒng)提供，輸配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)均要考慮有功功率及無功功率，但傳輸無功功率會(huì)對變壓器造成損害，使得系統(tǒng)效益降低。二是由補(bǔ)償電容器來提供，其無功功率為直接就地提供，不會(huì)造成上述問題的困擾，利于系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的提高。
2工廠供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償方法
2.1使用電力電容器作無功補(bǔ)償。電力電容器也稱為靜電電容器或移相電容器，實(shí)際中可通過在工廠線路上安裝靜電電容器，有效降低線路前端電網(wǎng)中的無功電流，此方法簡單經(jīng)濟(jì)，是工廠企業(yè)中較常采用的方法，其具體補(bǔ)償方式有如下三種類型。
2.1.1低壓分組補(bǔ)償。即通過在車間變配電室安裝電容器，減少所需電容器的總?cè)萘�，提高電容器的使用效率。該補(bǔ)償方式采用的低壓開關(guān)及保護(hù)裝置價(jià)格低廉，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使得配電變壓器及高壓線中的電能損耗大大減少，有效降低工廠車間內(nèi)的主變壓器功率。但在此過程中切不可減少低壓線路中的無功電流，因此為增強(qiáng)補(bǔ)償效果，可將無功補(bǔ)償設(shè)備安置在配電箱及低壓用電設(shè)備附近，混合使用分組補(bǔ)償與個(gè)別補(bǔ)償。
2.1.2個(gè)別補(bǔ)償。個(gè)別補(bǔ)償，也稱就地隨機(jī)補(bǔ)償，即直接將電容器與電動(dòng)機(jī)的引出線端相連，與電動(dòng)機(jī)合用一套開關(guān)設(shè)備。在采用該補(bǔ)償方式時(shí)，為更好地發(fā)揮其效果，要注意如下問題：
�。�1）安裝位置選址必須正確，且不可隨意進(jìn)行，如，若電氣裝置的功率因數(shù)超過0.9時(shí)，若電設(shè)備無重大變動(dòng)則無需進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償；高次諧波含量過多處不宜應(yīng)用就地?zé)o功補(bǔ)償；電力裝置的輸出側(cè)以及逆運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)不可采用就地?zé)o功補(bǔ)償。
�。�2）要選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電容器容量，盡量避免過補(bǔ)償。
�。�3）必須購買合格產(chǎn)品。
2.1.3高壓集中補(bǔ)償。高壓集中補(bǔ)償，即在工廠總降壓變電所低壓側(cè)為6-IOKV的母線上安裝電容器，但該方式雖安裝簡便且利用率高，但由于該電容器只能安裝在總降壓變電所，因此只能減少變電所前電力系統(tǒng)通過的無功功率，提高本變電所的電壓質(zhì)量，對工廠內(nèi)部配電系統(tǒng)的無功功率作用不大，且電容器的開關(guān)設(shè)備及其保護(hù)裝置價(jià)格較高，較之前面兩種經(jīng)濟(jì)效果較差。
2.2使用同步補(bǔ)償器作無功補(bǔ)償。同步補(bǔ)償器也叫同步調(diào)相機(jī)，其實(shí)際上是空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)下，向電力系統(tǒng)供給無功功率，在欠勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)下，從電力系統(tǒng)吸取無功功率。該方式雖能均勻地調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓水平，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較之電力電容器投資及運(yùn)行成本大，因此除大的電網(wǎng)中樞外，一般工廠不宜采用。
2.3提高自然功率因數(shù)。工廠電氣設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)決定著自然功率因數(shù)的高低，一般為阻性負(fù)荷的功率因數(shù)高而感性負(fù)荷的功率因數(shù)低。要提高功率因數(shù)則系統(tǒng)供給的無功功率要減少，實(shí)際中可采用以下兩大措施降低用電設(shè)備所需無功功率，提高自然功率。
2.3.1合理選擇電動(dòng)機(jī)。合理選擇電動(dòng)機(jī)的規(guī)格、型號(hào)及容量，使其最大限度地接近或滿足滿載運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，由于各工廠生產(chǎn)環(huán)境及條件要求各異，異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式也各異，因此選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)既要注意其電氣指標(biāo)，又要兼顧其機(jī)械性能，一般來說選擇電動(dòng)機(jī)形式時(shí)應(yīng)盡量避免選擇和使用封閉式電動(dòng)機(jī)。
2.3.2合理選擇變壓器。變壓器消耗的無功功率因數(shù)在工廠整個(gè)供電系統(tǒng)中比例約占全部無功功率的25%，而變壓器處于空載運(yùn)行狀態(tài)下的無功功率約占全部無功功率因數(shù)的80%，因此工廠要想有效地改善功率因數(shù)，節(jié)能降耗，必須綜合考慮變壓器的臺(tái)數(shù)、容量以及運(yùn)行方式，確保其達(dá)到最優(yōu)化。
3無功補(bǔ)償注意事項(xiàng)
3.1諧波的有效抑制。電容器雖能抗諧波，但也有放大諧波的副作用，因此需對諧波進(jìn)行有效抑制，具體措施如下：
（1）將易受諧波侵害的補(bǔ)償電容器串接抑波電抗器；
�。�2）在換流裝置附近接入濾波器；
�。�3）在母線Pr上設(shè)置微電腦消諧裝置；
�。�4）提高變流器的供電電壓及脈動(dòng)數(shù)，減少低次諧波，將多臺(tái)變流器接于一段母線上。
3.2并聯(lián)電容器接線方式。并聯(lián)電容器分兩大類，三角形及星形，前者又分單三角形、及雙三角形，后者分單星形及雙星形。同樣三個(gè)單相電容器，采用三角形接線的容量為星形接線的容量的3倍，因此以往工廠中以三角形接法最為普遍。但另一方面，高壓電容器三角形接法具有一定的安全隱患，因此國家規(guī)定新（擴(kuò)）建高壓電容器組不再采用三角形接線，對于有些低壓三相并聯(lián)電容器內(nèi)部已接成三角形屬正常接線方式。
3.3無功倒送問題。無功倒送勢必造成配電網(wǎng)損耗的增加，加重輸電線路的負(fù)擔(dān)，對工廠采用固定電容器補(bǔ)償?shù)挠脩�，�?fù)荷在低谷時(shí)往往產(chǎn)生無功倒送問題，對此可采用電容自動(dòng)補(bǔ)償裝置或部分投入電容器。
3.4運(yùn)行維護(hù)問題。若供電系統(tǒng)電壓過低或功率因數(shù)過低時(shí)，則應(yīng)投入并聯(lián)電容器，值班員應(yīng)在并聯(lián)電容器組正常運(yùn)行中對電壓、電流及室溫等進(jìn)行定期檢視其，并檢查其外部是否有外殼膨脹及漏噴油等現(xiàn)象，有無放電聲響或放電痕跡，接頭是否存在發(fā)熱現(xiàn)象，放電設(shè)備是否完好，指示燈是否指示正常等。若發(fā)生以下任一情況，即：電容器爆炸；套管閃絡(luò)放電；接頭嚴(yán)重過熱；電容器嚴(yán)重噴油或燃燒；環(huán)境溫度超過40℃；變配電所母線電壓超過電容器額定電壓的1.1倍等，必須立即切除電容器。
總之，工廠企業(yè)想要降低無功耗損，滿足電力部門對電能質(zhì)量的要求，必須從負(fù)荷的特性及電網(wǎng)的情況出發(fā)，結(jié)合自身實(shí)際特點(diǎn)確定無功補(bǔ)償?shù)姆绞�。此外，在進(jìn)行時(shí)無功補(bǔ)償時(shí)要遵循一定的原則，即注意降損及調(diào)壓結(jié)合，降損為重，注意總體與局部的平行關(guān)系，局部為重，注意電網(wǎng)與使用者的結(jié)合，注意分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)合，分散為重，以切實(shí)實(shí)現(xiàn)用電的經(jīng)濟(jì)、可靠及安全，為工廠生產(chǎn)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]王雨.工廠供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償問題研究[J].技術(shù)與市場，2011（06）.
[2]趙敬濤.試論無功補(bǔ)償在工廠供電中的應(yīng)用[J].北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2012（03）.
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