建筑企業(yè)施工用電功率補(bǔ)償裝置安裝探討

匡仲發(fā)

（摘要）對(duì)于水電施工企業(yè)來說，施工用電在施工成本中占的比重還是比較大，如果不能減少無功功率，降低功率因素，將會(huì)大大增加工程施工成本。對(duì)于水電施工企業(yè)來說，由于現(xiàn)場使用的電氣設(shè)備種類繁多，且移動(dòng)性較大，故補(bǔ)償方式宜采用集中補(bǔ)償方式，即補(bǔ)償?shù)碾娙萜髟O(shè)置在變配電所的低壓母線上。電容器的控制方式有兩種：手動(dòng)投切方式、自動(dòng)補(bǔ)償控制。在用電設(shè)計(jì)和布置過程中，安裝功率補(bǔ)償裝置，從大環(huán)境來說是響應(yīng)了國家節(jié)能降耗、低碳生活生產(chǎn)的號(hào)召，從自身經(jīng)濟(jì)角度考慮，雖然短期補(bǔ)償裝置投入成本較高，但對(duì)于長期大容量用電用戶來說能節(jié)約大量的用電成本費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：水電施工用電功率補(bǔ)償安裝

電力系統(tǒng)中使用的輸變電設(shè)備及電力用戶的用電設(shè)備，如電力變壓器、電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、日光燈等大部分都具有電感的特性。它們按照電磁感應(yīng)原理工作，在建立交變磁場時(shí)需要從電力系統(tǒng)中吸收無功功率。但無功功率并不是實(shí)際做功的功率，電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)在其發(fā)出的視在功率一定時(shí)，無功功率需求的增加將會(huì)造成發(fā)出的有功功率的下降從而影響發(fā)電機(jī)的出力。同時(shí)，無功功率在系統(tǒng)中的輸送回造成許多不利的影響：1、無功功率在通過電網(wǎng)時(shí)會(huì)引起線路及設(shè)備的有功損耗。2、電網(wǎng)電壓損失會(huì)隨無功功率的增加而增加，給電網(wǎng)的調(diào)整造成困難。3、在電網(wǎng)輸送有功功率不變的情況下，無功功率的增加會(huì)使總電流增加，會(huì)使系統(tǒng)中的設(shè)備如電力變壓器、開關(guān)、導(dǎo)線的容量、規(guī)格尺寸增大，從而增加投資費(fèi)用。

為了提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，減少線損，提高供電質(zhì)量，國家有關(guān)部門頒布了《功率因素調(diào)整電費(fèi)辦法》，要求用電用戶通過一定的措施減少無功功率需求量而達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。對(duì)于如水電施工企業(yè)等工業(yè)用電用戶，要求用戶執(zhí)行0.9的功率因素標(biāo)準(zhǔn)。如不能達(dá)到0.9，則按照一定的標(biāo)準(zhǔn)增加收費(fèi)；如功率因素超過0.9，則按照比例予以減收電費(fèi)。功率因素調(diào)整電費(fèi)費(fèi)率見附表。

分析功率因素調(diào)整電費(fèi)表可以發(fā)現(xiàn)，功率因素不能達(dá)到0.9增收電費(fèi)的比例是比較大的，對(duì)于水電施工企業(yè)來說，施工用電在施工成本中占的比重還是比較大，如果不能減少無功功率，降低功率因素，將會(huì)大大增加工程施工成本。分析同時(shí)發(fā)現(xiàn)，一味提高功率因素太多（大于0.95），那么增加的功率補(bǔ)償裝置投資費(fèi)用將不會(huì)低于減收的電費(fèi)，那也是不經(jīng)濟(jì)的。

對(duì)于大多數(shù)水電施工企業(yè)來說，電由業(yè)主以固定價(jià)格提供，但增收電費(fèi)要由施工單位承擔(dān)，減收電費(fèi)一般不會(huì)返給施工單位，故施工單位在對(duì)自有用電設(shè)備進(jìn)行功率補(bǔ)償時(shí)需要注意補(bǔ)償?shù)亩鹊膯栴}，只要能達(dá)到0.9就可以，在實(shí)際操作中考慮補(bǔ)償電容量時(shí)可留一定的富余度，使其補(bǔ)償后理論值能達(dá)到0.92即可。

對(duì)于使用單位來說，為提高功率因素而設(shè)置的補(bǔ)償裝置一般為低壓無功電容補(bǔ)償器。對(duì)于水電施工企業(yè)來說，由于現(xiàn)場使用的電氣設(shè)備種類繁多，且移動(dòng)性較大，故補(bǔ)償方式宜采用集中補(bǔ)償方式，即補(bǔ)償?shù)碾娙萜髟O(shè)置在變配電所的低壓母線上。電容器的控制方式有兩種：手動(dòng)投切方式、自動(dòng)補(bǔ)償控制。由于水電施工用電負(fù)荷隨時(shí)變化，且幅度較大，采用手動(dòng)投切方式，如在投切的電容量一定的情況下，用電負(fù)荷突然增大或突然有功率因素特別低的用電設(shè)備投入使用，則可能造成補(bǔ)償容量過低，無法達(dá)到補(bǔ)償至0.9的目的；反之負(fù)荷突然降低，將造成補(bǔ)償容量過大，電容積蓄的電能的釋放會(huì)造成線路的電流過大，可能造成用電設(shè)備的損壞，進(jìn)而引起安全事故。故在控制方式上必須采用自動(dòng)補(bǔ)償控制方式，根據(jù)不同的負(fù)荷及設(shè)備的功率因素和補(bǔ)償要求自動(dòng)增加或減少電容器組的投入。

前面說到在補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候要注意補(bǔ)償?shù)亩鹊膯栴}，其實(shí)就是補(bǔ)償用的電力電容器容量裝備多少的問題，就是補(bǔ)償容量的確定。怎樣才能做到既能滿足補(bǔ)償要求又不能超標(biāo)裝備呢？這就是下一步需要討論的問題。

補(bǔ)償容量的大小決定于電力負(fù)荷的大小、補(bǔ)償前負(fù)荷的功率因素以及補(bǔ)償后提高的功率因素值。補(bǔ)償容量QC可按下式計(jì)算：

QC=Pap（tgφ1- tgφ2）

式中：QC ----補(bǔ)償容量

Pap----用電負(fù)荷

φ1----補(bǔ)償前功率因素角

φ2----補(bǔ)償后功率因素角

例：額定狀態(tài)下電機(jī)功率因數(shù)COSφ1=0.85，要補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)COSφ2=0.93，

COSφ1 =0.85》φ1=0.5548 =》 tgφ1=0.6197

COSφ2=0.93 =》φ2=0.3763=》 tgφ2=0.3952

則Q=P（0.6197-0.3952）=0.2245P

就是要按照電機(jī)容量的22.45%進(jìn)行補(bǔ)償。

不同的設(shè)備因其不同的工況，故其本身的功率因素值不同。不同設(shè)備組合的用電負(fù)荷組其功率因素值同樣是不同的。

具體到水電施工工程，其涉及的用電設(shè)備種類和種類變化是比較多的，故在補(bǔ)償容量的計(jì)算時(shí)如何確定設(shè)備的功率因素是較困難的，要做到準(zhǔn)確又經(jīng)濟(jì)的配置補(bǔ)償容量很不容易。為了保險(xiǎn)起見一般按照施工用電功率因素最低的情況考慮配置。以下就以四川大渡河沙灣水電站一臺(tái)1250KVA變壓器集中補(bǔ)償為例進(jìn)行說明。

四川大渡河沙灣水電站在進(jìn)行防滲墻施工時(shí)使用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行防滲墻造孔作業(yè)，電機(jī)功率55KW，由于工期緊，配置鉆機(jī)數(shù)量較多，用電負(fù)荷較大。大量使用1250KVA變壓器，每臺(tái)變壓器下接鉆機(jī)20臺(tái)，銘牌功率達(dá)到1100KW，因鉆機(jī)施工不一定全部同時(shí)進(jìn)行，考慮同時(shí)率80%，故電力負(fù)荷容量按照880KVA計(jì)算。

計(jì)劃補(bǔ)償至功率因素cosφ2=0.9.。

鉆機(jī)電機(jī)銘牌功率因素0.84，但由于鉆機(jī)工作特性，實(shí)際功率因素cosφ1只有0.65。

COSφ1 =0.65》φ1=0.8632 =》 tgφ1=1.1691

COSφ2=0.90 =》φ2=0.4510 =》 tgφ2=0.4843

則Q=880*（1.1691-0.4843）=602.62kvar

集中補(bǔ)償容量為602.62kvar較為有利。實(shí)際補(bǔ)償采用兩個(gè)300

Kvar電容柜并聯(lián)，一套自動(dòng)補(bǔ)償控制裝置控制。

補(bǔ)償器安裝完成后需要對(duì)自動(dòng)補(bǔ)償控制器進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的預(yù)置。自動(dòng)補(bǔ)償控制裝置的參數(shù)預(yù)置主要有工作模式預(yù)置、目標(biāo)功率因素預(yù)置、電流互感器變比預(yù)置等。預(yù)置方法在每臺(tái)控制器所帶說明書上都有詳細(xì)的說明，在此不細(xì)述，下面就以上幾種參數(shù)的用途及一般采用的參數(shù)值進(jìn)行說明。

1、工作模式的預(yù)置：工作模式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種，在幾種補(bǔ)償情況下設(shè)定為自動(dòng)模式。

2、目標(biāo)功率因素的預(yù)置：確定需要補(bǔ)償?shù)降霉β室驍?shù)，一般設(shè)定為0.9.

3、電流互感器變比的預(yù)置：變比參數(shù)設(shè)定要和置于工作母線取電的電流互感器變比一致。互感器的選用要根據(jù)集中供電變壓器下負(fù)荷而確定，如上例中1200KVA變壓器帶20臺(tái)鉆機(jī)，理論用電負(fù)荷880KW，額定電流2500余A，安裝2500/5電流互感器。則此補(bǔ)償控制器電流互感器變比參數(shù)設(shè)置為2500。

通過安裝功率補(bǔ)償裝置，使原為0.65的功率因素提高至0.9，減少了電費(fèi)的支出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，沙灣電站尾水渠950米長的防滲墻施工總計(jì)用電電量150萬度，峰平谷時(shí)段用電數(shù)量基本相當(dāng)，平均電費(fèi)單價(jià)為0.85元，總電費(fèi)為127萬余元。計(jì)費(fèi)電量為有功電量，如未配置功率補(bǔ)償裝置，按照0.65的功率因素計(jì)算，150萬有功電量的情況下，無功電量將達(dá)到175.5萬度，將極大地增加線路總電流，使線路電壓降加大，線路損耗加大。在功率因素為0.9情況下有功電量150萬度能完成的工作任務(wù)，在功率因素為0.65的情況下需要的有功電量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于150萬度。因?yàn)樯婕暗讲煌木€路布置故此電量計(jì)算較為復(fù)雜，在此不作詳細(xì)敘述。在此簡單計(jì)算0.65功率因素下，127萬電費(fèi)情況下，力調(diào)電費(fèi)將達(dá)到127萬*15%=19.05萬元，在不考慮功率因素0.65時(shí)有功電量將會(huì)大量增加的情況下，僅此一項(xiàng)就節(jié)省力調(diào)電費(fèi)19.05萬元，總體施工成本的大大降低。

總之，在用電設(shè)計(jì)和布置過程中，安裝功率補(bǔ)償裝置，從大環(huán)境來說是響應(yīng)了國家節(jié)能降耗、低碳生活生產(chǎn)的號(hào)召，從自身經(jīng)濟(jì)角度考慮，雖然短期補(bǔ)償裝置投入成本較高，但對(duì)于長期大容量用電用戶來說能節(jié)約大量的用電成本費(fèi)用。既有一定的社會(huì)效應(yīng)，也有豐厚的經(jīng)濟(jì)效益回報(bào)。

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