衡水泰達(dá)生物質(zhì)能發(fā)電有限公司 253800

摘要：本文對(duì)無(wú)功就地補(bǔ)償技術(shù)在地方熱電廠的應(yīng)用中進(jìn)行了分析，該技術(shù)能夠起到節(jié)約電能、提高供電質(zhì)量、節(jié)約材料費(fèi)等作用，在熱電廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用有較好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；就地；節(jié)能；應(yīng)用

1、引言

功率因數(shù)是電力系統(tǒng)電氣運(yùn)行的一項(xiàng)重要指標(biāo)，用來(lái)衡量用電設(shè)備（包括：廣義的用電設(shè)備，如：電網(wǎng)的變壓器、傳輸線路，等等）的用電效率的數(shù)據(jù)。

特別對(duì)于電力用戶尤為重要。提高電力用戶負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變、配電設(shè)備和輸電線路的負(fù)載能力得到充分的發(fā)揮，降低供電變壓器和線路的電壓損失、并節(jié)約電能。目前用于提高功率因數(shù)的無(wú)功補(bǔ)償裝置各式各樣，種類(lèi)與方式較多，這里不一一陳述，只對(duì)無(wú)功就地補(bǔ)償在某熱電廠的簡(jiǎn)單應(yīng)用做一下介紹。

2、熱電廠的供電（廠用電）概況由于小型熱電廠的發(fā)電機(jī)出口電壓多為10KV，而常用高壓電源電壓通常為10KV，發(fā)電機(jī)本身通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置可以改變無(wú)功大小，故電廠內(nèi)無(wú)需專(zhuān)設(shè)集中無(wú)功補(bǔ)償。低壓380V 廠用變壓器多為集中布置，眾多主要用電設(shè)備為電動(dòng)機(jī)。對(duì)于一些距離變壓器較遠(yuǎn)的電動(dòng)機(jī)則存在著，線路長(zhǎng)，電壓損失加大，用電效率低的現(xiàn)象，如深井泵，工業(yè)水泵，循環(huán)泵等設(shè)備有時(shí)無(wú)法避免距離變壓器較遠(yuǎn)的事實(shí)。此時(shí)便應(yīng)用到了無(wú)功就地補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。

3、無(wú)功就地補(bǔ)償原理及分析

電網(wǎng)中常用的無(wú)功補(bǔ)償方式包括：

① 集中補(bǔ)償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組；

② 分組補(bǔ)償：在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車(chē)間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器；

③ 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償：在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。無(wú)功就地補(bǔ)償技術(shù)采用靜電電容器直接并聯(lián)于電網(wǎng)末端的感性負(fù)載上，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率2可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償，最大限度地減小系統(tǒng)中流過(guò)的無(wú)功功率。原理如下圖：

圖中i1—補(bǔ)償前電流

ic—電容電流

i2—補(bǔ)償后電流

如上圖，在沒(méi)有補(bǔ)償前，線路電路i1 滯后于電壓u Φ1 電角度，采用電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后，線路電流i2 滯后于電壓u Φ2 電角度，因?yàn)棣? 小于Φ1，所以cosΦ2 大于cosΦ1，即無(wú)功補(bǔ)償后的功率因數(shù)值大于補(bǔ)償前的功率因數(shù)值。因此，利用靜電電容器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，可以提高電力設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)。

3.1 無(wú)功就地補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 可降低供電線路的功率損耗

由于用電設(shè)備自身無(wú)功功率的存在，使得供電系統(tǒng)向就地用電設(shè)備提供有功功率的同時(shí)還提供相應(yīng)的無(wú)功功率，這樣線路在輸送有功電流的同時(shí)還輸送一定的無(wú)功電流，總的視在電流增加了。如下列公式計(jì)算：

視在功率：S=1.732U·I·10-3（1）

式中 S—視在功率，KVA

有功功率：P=1.732U·I·cosΦ·10-3（2）

式中 P—有功功率，kW

I—相電流有效值，A

U—線電壓有效值，V

cosΦ—功率因數(shù)

無(wú)功功率：Q=1.732U·I·sinΦ·10-3（3）

式中 Q—無(wú)功功率，KVAR

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三相供電線路中的功率損耗主要是流過(guò)供電線路的視在電流在線路電阻上的熱損耗。即：

P1=3·I2·R·10-3（4）

式中 P1—三相供電線路損耗，kWR—供電線路每相的直流電阻，Ω將式（2）代入式（4）中整理得出：

（5）由式（5）可以看出P1 與cos2Φ由成反比。

提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，從而線路減少設(shè)計(jì)容量、減少

投資，運(yùn)行期間減少了廠用電，增加電廠對(duì)外的有功功率的輸送比例，

以及降低線損都直接影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1.2 可減少供電線路電壓損失

線路電壓損失可以按下兩個(gè)公式計(jì)算：

（6）

（7）

按上式（6）的計(jì)算得出補(bǔ)償后供電線路電電流減少，故由式（7）計(jì)算補(bǔ)償后線路電壓損失減少，這樣有利于用電設(shè)備重負(fù)荷起動(dòng)。

3.2 無(wú)功就地補(bǔ)償缺點(diǎn)：

3.2.1 不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償：就地補(bǔ)償區(qū)域最大，效果也好，但它總的靜電電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器的利用率低。高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬?duì)較小，利用率高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無(wú)功損耗。因此，這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定使用場(chǎng)合，各司其職。

3.2.2 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻繁或經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，不宜采用就地補(bǔ)償：

異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流約為額定電流的4-7 倍，即使采用降壓起動(dòng)措施，其起動(dòng)電流也是額定電流的2-3 倍。因此在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬

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間，與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)的電容器勢(shì)必流過(guò)浪涌沖擊電流，這對(duì)頻繁起動(dòng)的場(chǎng)合，不僅增加線損，而且引起電容器過(guò)熱，降低使用壽命。此外，對(duì)具有正反轉(zhuǎn)起動(dòng)的場(chǎng)合，應(yīng)把補(bǔ)償電容器接到接觸器電源進(jìn)線側(cè)，這雖能使電容隨電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行而投入。但當(dāng)接觸器剛斷開(kāi)時(shí)，電容器會(huì)向電動(dòng)機(jī)繞組放電，，引起電動(dòng)機(jī)自激產(chǎn)生高電壓，這也有不妥之處。若將補(bǔ)償電容器接于電源側(cè)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停運(yùn)時(shí)，電網(wǎng)仍向電容器供給電流，造成電容器負(fù)擔(dān)加重，產(chǎn)生不必要的損耗。為此，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償功率較大的電容器，如需接在電源進(jìn)線側(cè)，則應(yīng)對(duì)電容器另外加控制開(kāi)關(guān)，在電動(dòng)機(jī)停運(yùn)時(shí)予以切除。

3.2.3 大容量電力電子裝置，就地補(bǔ)償不恰當(dāng)：隨著大型電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，尤其是采用大容量晶閘管電源供電后，致使電網(wǎng)波形畸變，諧波分量增大，功率因數(shù)降低。更由于此類(lèi)負(fù)載經(jīng)常是快速變化，諧波次數(shù)增高，危及供電質(zhì)量，對(duì)通訊設(shè)備影響也很大，所以此類(lèi)負(fù)載采用就地補(bǔ)償是不安全，不恰當(dāng)?shù)?。因?yàn)棰匐娏﹄娮友b置會(huì)產(chǎn)生高次諧波，在負(fù)載電感上有部分被抑制。但當(dāng)負(fù)載并聯(lián)電容器后，高次諧波可順利通過(guò)電容器，這就等效地增加了供電網(wǎng)絡(luò)中的諧波成分。②由于諧波電流的存在，會(huì)增加電容器的負(fù)擔(dān)，容易造成電容器的過(guò)流、過(guò)熱，甚至損壞。③電力電子裝置供電的負(fù)載如軋鋼機(jī)、電弧爐等具有沖擊性無(wú)功負(fù)載，這要求無(wú)功補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)速度要快，但并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方法是難以奏效。

4、實(shí)際應(yīng)用

以某熱電廠冷卻水循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)為例，無(wú)功補(bǔ)償裝置直接安裝在電動(dòng)機(jī)進(jìn)線處，進(jìn)行比較。

該循環(huán)泵電機(jī)額定參數(shù)為：額定功率185KW，額定電壓380V，額定電流347A，功率因數(shù)0.90，額定轉(zhuǎn)速990rpm。電纜型號(hào)規(guī)格為HLYFG-1KV，3×240+120。距離約100 米。未安裝無(wú)功補(bǔ)償之前，電機(jī)運(yùn)行電壓約350V，運(yùn)行電流約380A，功率因數(shù)約為0.65，這樣就增大了供電線路的功率損耗。根據(jù)以下公式選擇電容器容量：

Qc =α*P*（tgφ1—tgφ2）