浅谈工厂供配电系统无功补偿

王会贤

摘要：现阶段，我国工业化进程不断加剧，在工厂的供配电系统中，输出功率包括有功功率、无功功率2个部分，前者是电气设备直接消耗的电能，后者是建立磁场和电场占用的電能，为了降低整个系统的功耗，一般会采用无功补偿系统。该文首先分析了供配电系统无功补偿的意义，然后介绍了工厂供配电系统无功补偿的类型，最后阐述了无功补偿装置的选择方法，以供参考。

关键词：工厂;供配电系统;无功补偿

引言

在工业化背景下，工业对电力的需求最为突出。在电力资源有限的情况下，工业对电力的需求增长加剧了电能紧张的问题。同时，部分工厂在工业生产中，由于管理不善，导致电能浪费，严重影响了工厂的经营与发展。整体看来，我国工业工厂对有功电能的使用率较低，能源浪费现象较为严重。目前，我国一线城市大力推广电气节能技术，并将其应用于工业生产中，取得了一定的效果。面对电力能源日益紧张的情况，对工厂供配电系统中节能措施进行研究是十分必要的，具有重要的现实意义。

1工厂供配电系统无功补偿的目的和意义

（1）降低工程电费的支出。正常情况下，在工厂的总投入资金中，电费会占有较大的一部分。基于此，如果工厂想提高生产效益，就需要来降低成本，而电费作为成本中比较大的部分，有很大的下降空间，所以要大力发展工厂供配电系统的无功补偿。工厂使用的电能大多来自供电公司，供电公司传输来的电能在工厂内转化为有功功率和无功功率，如果在生产工作中，无功功率占有较大的比重，那么肯定会导致成本过高，就需要降低无功功率的消耗，提高供配电系统的功率因数，使用更小的消耗来完成工作任务，大幅度的节约电能，提高工厂的经济效益。（2）减少电压的损失。如果工厂在进行生厂工作时，有过大的无功功率的消耗，那么将会造成电压的损失过大，势必会影响工厂内其他设备的正常电压供给和设备的正常运转。如果工厂应用了供配电系统的无功补偿，这类问题将会迎刃而解，可以大大提升功率因数，从而稳定供配电系统的电压供给，使工厂内其他生产设备稳定运行，从而提高生产效率。（3）降低变压器容量。变压器是供配电系统的重要组成部分，选择变压器时，容量大小是一个关键要素。系统进行无功补偿后，变压器的视在功率明显降低，对于工厂而言，变压器的选择难度减小，即使选用容量较小的变压器，也能满足生产需求。相比于大容量变压器，小容量变压器不仅成本低，而且运行过程中的电能损耗小，也是降低工厂生产成本的有效途径。

2 工厂供配电系统无功补偿的类型

2.1高压集中补偿

从结构组成来看，高压无功集中补偿装置包括 ：①控制器 ;②高压真空开关（或真空接触器）;③高压电容器组;④电抗器;⑤放电线圈;⑥避雷器;⑦辅助设备。工作原理是基于九区图、模糊控制理论，依据电压优先、负荷无功功率、投切次数限量等条件，确定是否投切电容器组，促使母线电压位于标准范围内，实现减小电耗的目标。结合实际情况，高压集中补偿在工厂中的补偿效果差，但优点是投资小、施工简单、方便维护，因此目前应用比较普遍。

2.2低压集中补偿方式

在工厂供配电系统的低压母线上连接无功补偿设备，这就是低压集中补偿方式，可以转变为控制保护的一种装置，它可以良好的控制电容器的投切。低压集中补偿可以很清楚的了解接线，运行的维护成本也比较小，能够有效地提高补偿效率，从而提高工厂的经济效益，在工厂中也有着大面积的适应。

3工厂供配电系统无功补偿装置的选择

3.1普通补偿装置

在工厂的供配电系统中，普通无功补偿装置由电容器组、电容器支路保护、投切开关和自动补偿装置等组成。该补偿装置可以分组自动投切，但要减少电容器组的开合次数，以减少维修养护工作量，延长电容的使用寿命。结合实践，选择普通的无功补偿装置时，确保先投入、先切除，采用轮换循环投切，可对装置产生保护作用，降低投资成本和维护成本。

3.2串联电抗器

根据有效的调查，不难发现现在很多的工厂内的设备都存在一些具有不规则、波动较大的负荷，而且在设备启动后还会有很多谐波，从而严重影响电压的稳定性，阻碍了设备的正常运行。即使一些设备本身具有一定的抗谐波能力，但是还会受其影响而产生一些负面效应。当谐波的数目比较多时，会减少电容器的使用寿命，这些谐波具有一定的破坏性，使电容器的内部零件受损。根据电容器的一些特点，还会放大谐波，加大了谐波对整个电力系统的干扰。

4工厂供配电系统中的节能措施

4.1提高变压器运行的经济性

在选择变压器时要根据工厂的实际生产情况选择合理的容量，尽量用最少数量的变压器满足工厂运行的最大负荷量，以保证负荷、保证设备自然功率因数的前提下降低无功补偿设备的容量，降低无功补偿的成本。在选择变压器时以非晶体铁心变压器等节能型变压器为首选，相比同系列的工程配电系统，前者可以降低30%的空载损失。

4.2优化供配电系统设计

第一，合理设置保护装置。为了提高工厂供配电系统供电的稳定性与安全性，一般情况下会配置微机综合保护装置，科学分配高低压侧电气设备，开展热稳定试验。部分工厂工业生产任务较多，因此对供电系统的可靠性提出了更为严格的要求，因此往往选用直流屏保护装置。在应用直流屏保护装置时，工厂须结合系统内断路器的数量进行配置。第二，高低压配电系统的设计。在节能改造过程中，工厂必须要坚持节能、优化经济适用性以及实事求是的原则，要保证电气节能技术的应用能够满足电气设备的用电需求，同时也要考虑优化的成本。在配置变压器时，设计人员应该结合工厂的整体规划、用电需求等情况选择合适的型号，在相关条件都符合的情况下，优先选择有载油浸调压变压器。在设计低压柜时，考虑固定式开关柜，减少费用投入，提高经济效益。第三，合理配置变电所主接线。为了减少变电所主接线中性点接地系统故障、母线失压故障、越级跳闸等现象，进而影响供配电系统，在配置时可以采用高压双电源连接变电所与配电房方式提高系统的稳定性与可靠性，减少供电中断情况。

4.3补偿回路加装有源滤波器

有源滤波器在谐波的大小与频率都发生变化时进行无功补偿，有效抑制传统滤波器的缺点，以时域分析作为基础，可以实时对发生畸变的谐波进行跟踪和补偿，检测的时候详细明确，计算后得出补偿电流信息，并与负载电流中需要补偿的谐波相互抵消，得到的电流就是期望的电源电流，进而有效保护用电设备，使设备正常运行。想要让有源滤波器做到完全补偿，建议使用科学信号跟踪系统，其可在最短时间内做出判断，从而使用比较稳定可靠的电源作为无功补偿元件。当前的科学技术还无法大范围推广，只能在部分工厂中使用有源滤波器，而且这些工厂对谐波要求敏感，使用的电气设备都是精密仪器，应用时不能存在差错。

结语

供配电系统无功补偿，可以提高功率因数、改善电压质量、减少电能损失、提升设备出力。文中以工厂供配电系统为例，介绍了高压集中补偿、低压集中补偿、分散就地补偿的应用。选择无功补偿装置时，应根据普通补偿装置、串联电抗器、无功发生器的不同，制定合适的补偿方案，保证供配电系统安全稳定运行，提高工厂的经济效益。

参考文献

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