無功補(bǔ)償技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用

王 麗 王偉利 安平平

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司 焦家金礦，山東 萊州 261400）

1 無功補(bǔ)償及其作用

無功補(bǔ)償是指為滿足電力網(wǎng)和負(fù)荷端電壓水平及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，在電力網(wǎng)和負(fù)荷端設(shè)置的無功電源，如電容器、調(diào)相機(jī)等。無功補(bǔ)償在供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境的作用。

2 無功補(bǔ)償在企業(yè)中的重要性

企業(yè)中的用電設(shè)備如異步電動(dòng)機(jī)、變壓器等大都屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行過程中需要提供相應(yīng)的無功功率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，取向電網(wǎng)的無功功率量，異步電動(dòng)機(jī)約占60%；變壓器約占20%；整流設(shè)備、電抗器及架空供電線路等約占20%。因此，可以看出，企業(yè)的無功功率主要消耗在異步電動(dòng)機(jī)、變壓器和架空供電線路中。為了補(bǔ)償企業(yè)供用電設(shè)備所需的無功功率，采用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方式，提高企業(yè)的用電功率因數(shù)，使企業(yè)的供電設(shè)備經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行。

3 功率因數(shù)

功率因數(shù)是指有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。我們希望在電網(wǎng)運(yùn)行中，功率因數(shù)越大越好。要做到這一點(diǎn)，需要減少無功功率的傳輸，減少有功功率損耗，通過電力設(shè)備的視在功率將大部分供給有功功率，使功率因數(shù)無限接近于1。實(shí)際上，提高功率因數(shù)就是減少用電設(shè)備的無功功率。為了提高功率因數(shù)，將電容器與被補(bǔ)償設(shè)備并聯(lián)，以提高功率因數(shù)。這種補(bǔ)償方法就稱為并聯(lián)電容器補(bǔ)償，一般用電企業(yè)大都采用這種補(bǔ)償方法。

4 并聯(lián)電容器的作用

用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償主要是提高用電負(fù)載的功率因數(shù)，能向系統(tǒng)提供感性無功功率，提高系統(tǒng)運(yùn)行的功率因數(shù)，提高電壓質(zhì)量。同時(shí)，它減少了線路上感性無功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而降低了線損，提高了線路的輸電能力。

5 無功補(bǔ)償技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用

5.1 真空斷路器投切電容器組

利用高壓母線上電壓互感器的一次繞組放電。熔斷器FU是為了防止電容器擊穿，作短路保護(hù)。串聯(lián)的電抗器L是為了防止電容器組與電路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，同時(shí)降低電容器組在合閘時(shí)產(chǎn)生的沖擊涌流。它的優(yōu)點(diǎn)是能有效的提高工廠的功率因數(shù)，使用壽命長，受環(huán)境影響小，總投資少。缺點(diǎn)是有重燃過電壓的危害。

5.2 晶閘管相控變壓器(TCR)

它是由反并聯(lián)的一對晶閘管與一個(gè)線性的空心電抗器串聯(lián)，通過改變觸發(fā)角改變晶閘管的通斷來調(diào)節(jié)電抗器的等效電抗值，從而使無功補(bǔ)償?shù)碾娏髌胶?。它的?yōu)點(diǎn)是能長期運(yùn)行，響應(yīng)快，調(diào)節(jié)性能好。缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生諧波。

5.3 線路的無功補(bǔ)償

在供電網(wǎng)中，供配電線路作為運(yùn)輸，傳送電力的介質(zhì)，數(shù)量較多。因此，對配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償，顯得十分重要。線路的無功補(bǔ)償裝置一般直接安裝在架空線路上，作用于供電線路的末端。優(yōu)點(diǎn)是投資小，改善供電質(zhì)量，也可在變壓器不增容的情況下提高用電負(fù)荷。

5.4 變電站主變的補(bǔ)償

現(xiàn)在有一種全網(wǎng)無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化實(shí)時(shí)控制的方法，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行無功補(bǔ)償。以全網(wǎng)網(wǎng)損盡量小、各節(jié)點(diǎn)電壓合格為目標(biāo),以調(diào)度中心為控制中心,以各變電站的有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)節(jié)與電容器投切為控制手段。首先從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),送入電壓分析模塊和無功分析模塊進(jìn)行綜合分析,形成變電所主變分接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令,由調(diào)度中心、集控中心、配調(diào)中心控制系統(tǒng)執(zhí)行,循環(huán)往復(fù)。優(yōu)點(diǎn)是可提高全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓合格率經(jīng)濟(jì)性能較好，同時(shí)可以減少線損。

5.5 同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償

在生產(chǎn)設(shè)備允許的情況下，可以采用同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償。其基本原理為：同步電動(dòng)機(jī)發(fā)出無功功率，就近給用電設(shè)備所需的無功功率，可以使電網(wǎng)及變壓器的功率因數(shù)提高。它的優(yōu)點(diǎn)是在功率因數(shù)超前時(shí)運(yùn)行，可以改善無功功率。缺點(diǎn)是：當(dāng)同步電機(jī)發(fā)出無功功率過多時(shí)，會(huì)使功率因數(shù)超前，從而功率因數(shù)會(huì)降低；當(dāng)無功功率過少時(shí)，功率因數(shù)提高的幅度不大。

5.6 同步發(fā)電機(jī)補(bǔ)償

原理是將同步發(fā)電機(jī)輸出功率減少，并增大勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，輸出所需要的無功功率，以補(bǔ)償所并電網(wǎng)無功功率的不足。優(yōu)點(diǎn)是靠近負(fù)荷中心改善功率因數(shù)。缺點(diǎn)是發(fā)電機(jī)全相運(yùn)行時(shí)不利于電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定。

6 結(jié)束語

雖然在大多數(shù)設(shè)備運(yùn)行中應(yīng)盡量提高功率因數(shù)，但對于發(fā)電機(jī)則應(yīng)考慮電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮，合理地做好無功補(bǔ)償，從而保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

[1] 王萬鵬，配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)[J].電子世界，2013.

[2] 張華贏,楊蘭均等,投切電容器組專用真空斷路器性能研究[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2011，06.