工厂用电无功功率补偿的应用

引言:在工厂供电系统的设计和运行中，功率因数是一个重要技术经济指标，功率因数反映的是用电设备的有功功率与视在功率的比值，我国有关电力规程规定，高压供电的工厂，最大负荷的功率因数不得低于0.9，其他工厂，功率因数不得低于0.85。供电系统的功率因数反映了工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，因此如何提高系统的有功功率，尽可能降低无功功率，即无功功率补偿，对改善电能质量和提高用电效率至关重要。

　　1 功率因数对工厂供电系统的影响

　　（1）在输送的有功功率相同的情况下，较低的功率因数将导致系统电流增加。

　　工厂供电系统中，补偿无功功率主要任务是降低损耗节能，增强供电能力，从而提高功率因数。主要的方法有两种一是通过提高变压器、电动机负载率、调整负荷结构，使功率因数达到最高；二是采用并联电力电容器。根据补偿装置装设地点的不同，工厂供电系统中电力电容器设置主要有高压集中补偿，低压成组补偿和单独就地补偿三种。

　　（2）由于在低功率因数情况下，变压器输出的有功功率减少，系统输送有功成分减少，无功成分增加，降低了供电设备的有效利用率，无功功率补偿如下式所示。

　　Q■=Q■-Q■■′=P■（tan？?-tan？?′）

　　其中，Q■为无功功率补偿前的值、Q■■′为无功功率补偿后的值， tan？?为补偿前功率因数角的正切值、tan？?′为补偿后功率因数角的正切值。

　　在无功功率补偿过程中，合理地选择无功补偿容量，对提高功率因数，调整电网电压，提高供电质量，保证电网安全稳定运行都有着十分重要的作用。

　　2 无功补偿方式的选择

　　2.1 低压集中补偿

　　这种方式是把低压电容器组集中装设在车间变电所低压380V 母线上，实际补偿容量随自然功率因数的变化而调整，能补偿低压母线前的高压电网、地区电网和整个电力系统的无功功率，并且能使变压器的视在功率减小，从而变压器容量可选得小一些，比较经济，由于安装在变电所低压配电室内，运行维护比较方便。对于工厂存在的谐波源，车间变压器也起到了隔离和衰减谐波的作用，有利于低压移相电容器的安全稳定运行。

　　2.2 高压集中补偿

　　这种方式是把高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6-10kV母线上，所以只能补偿高压一次侧的无功功率，而二次侧的线路并没有得到无功补偿，因而其经济效益相对较较差。但由于用户6～10kV母线上无功功率变化比较平稳，因而便于运行管理和调节，而且利用率相对较高，还可以提高供电变压器的负荷能力。从整体上看可以改善地区电网，甚至区域电网的功率因数，所以至今仍是城市及大中型工矿企业的主要无功补偿方式。

　　2.3 单独就地补偿

　　单独就地补偿，也叫做分散就地补偿，是把并联电容器组分别装设在各组用电设备或单独的大容量设备旁边。这种补偿方式能够补偿安装部位以前的所有高低压线路和电力变压器的无功功率，其补偿效果较好，补偿范围大，因此可以优先考虑。但此方式设备投资较大，且电容器在被补偿的用电设备停止工作时也被一并切除，所以设备利用率相对较低，同时增加了管理上的不便。单独就地补偿适用于个别容量较大且位置单独的负荷，比如大容量的感应电动机。特别适用于负荷平稳，长期运转的设备，还适用于容量虽小但数量多且长期稳定运行的设备，比如荧光灯等。

　　当装有就地补偿电容器的单台异步电动机突然断电时，电容器就会对电动机放电，从而产生自励磁现象；若补偿容量过大，又可能因电动机惯性转动而产生过电压，导致电动机损坏。所以，要求电容器（组）的放电电流不得大于电动机空载电流，即

　　Q■=■U■？?I0×10■

　　式中，U■为供电系统额定线电压（V）；I0为电动机额定空载电流（A）。

　　3 结论

　　综上所述，在实际应用中，如果能把三种补偿方式结合运用，合理布局，便可取得较好的技术经济效益，对于补偿容量相对较大的工厂，需采用高压集中补偿和低压分组补偿相结合的方法，对于电力负荷分散及补偿容量较小的工厂，只需采用低压补偿。在无功补偿设计时，应根据工程的实际情况灵活的加以运用。另外，在无功补偿设计过程中，合理地选择无功补偿容量，对提高功率因数、调整电网电压、提高供电质量、保证电网安全稳定运行都有着十分重要的作用。