浅谈动态无功自动补偿装置在功率因数降低企业中的应用

梁翠榕（江门市新会新宝成电气工程有限公司,广东　江门　529000）

浅谈动态无功自动补偿装置在功率因数降低企业中的应用

梁翠榕
（江门市新会新宝成电气工程有限公司,广东江门529000）

摘要：在我国社会经济的快速发展中，电气工程成为了推动社会发展的主要动力，从本质上而言，动态无功自动补偿装置在创新发展中得到了广泛运用，不仅运用到普通工业与民用、汽车企业、钢铁企业，造船企业等诸多企业的发展运行中，功率因数低是其共同的特点，需要将动态无功自动补偿装置进行应用，才能从根本上解决企业功率因数低的问题。笔者结合企业的实际情况，提出了几种方案设计，在将功率因数进行提高之后，也在一定程度上减少了输配电系统的电能损耗，保证了我国电网的安全性与稳定性，对企业节约了电能，也改善了用电质量。

关键词：无功功率装置；功率因数；投切器；滤波器

1　现阶段企业功率因数降低的因素分析及不良影响

在企业的可持续发展中，功率因数过低会影响企业的经济效益。用电设备按功率因数分为三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。而在我国大量的电力负荷是电感性负荷，使得用电单位功率因数小于1，数据统计，企业消耗无功功率中异步电动机占70%、变压器占20%、线路占10%，因此功率因数低，将带来不良的影响：

（1）发电机和变压器输出的有功功率降低使设备容量不能充分使用。

（2）使变压器、输电线路的功率和电能损耗增大。

（3）功率因数愈低线路的电压降愈大，使得用电设备的运行条件恶化。

2　低压无功自动补偿装置的原理、意义、补偿方式

2.1无功补偿的基本原理

电网输出的功率包括两部分：一是有功功率，二是无功功率。直接消耗电能，把电能转变为机械能，热能，化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，如电磁元件建立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能。电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90°，而电流在电容元件中作功时，电流超前电压90°。在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180°，如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小。

2.2无功补偿的意义

（1）在变压器、发电机容量不变情况下，补偿无功功率，可以增加有功功率。

（2）在用电负荷容量不变的情况下，补偿无功功率，可以减少发电机、变压器的设计容量，减少投资。

（3）降低线损。由公式ΔP%=（1-cosΦ2/cosΦ1）×100%得出其中cosΦ2为补偿后的功率因数，cosΦ1为补偿前的功率因数，则：cosΦ2＞cosΦ1，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。

2.3无功补偿的方式

电力电容器无功补偿的原则：高压部分的负荷由高压电力电容器来补偿，低压部分的负荷由低压电力电容器来补偿。电力电容器无功补偿分为：

集中补偿：是在配电站高压母线上安装并联高压电容器组或者在变压器低压母线上安装并联低压电容器组。

分散补偿：就是车间总电柜安装偿电容器组。

就地补偿：就是在动机负荷侧安并联电容器。

3　案例分析

我设计并施工过的1单位案例，以生产旺季满负荷，功率因素为0.7，没能达到供电部门的基本考核0.9，因功率因数低每个月调整电费为5000元。

3.1厂供电情况的概述

厂供电是400KVA变压器，电房安装了160千乏电容补偿柜。工厂所使用的用电设备基多是感性负荷，像起重/输送设备共100KW、金属切削设备共200KW、冲压液压设备共143KW、焊机（有单相和三相）共210KW、吊扇（单相）共150KW，烘炉120KW等。尤其是焊机以及冲压设备，工作的时间比较短负载波动大，单相负荷也较多存在三相不平衡现象。

工厂内原有的电容补偿柜是静态补偿，是CJ20接触器作电容器投切开关，接触器适用于三相固定投切，负荷变化不大的负荷，投切间隔时间慢，吸合或释放声响，经检测有1组电容器损坏，1接触器烧了。

3.2问题解决措施、无功自动补偿容量确定、元件选择

（1）对于原有电容柜是静态补偿反应比较慢，不合负载波动大需要快速，单相负荷较多三相不平负荷，为从根本上解决功率因数低这一问题，方法是重新设计，安装一个动态无功电容自动补偿柜并联在电房变压器低压母排上，实施单相分补+三相共补相结合措施对负荷进行动态无功自动补偿，从根本上提高功率因数来解决问题。采用在电房低压母线上并联电容柜行集中补偿，这种补偿方式的优点不仅可以提高功率因数，还提高了变压器的输出功率和二次测电压。除此之外，其安装费用较低，并且运行安全、可靠。

（2）无功补偿电容器容量的确定，采用功率因数法，对电容器的补偿容量进行计算。工程在补偿前功率因数为0.7，补偿后功率因数达到0.92，以最大负荷月的用电量89000KW/月，负荷为370KW，在根据《10KV配电工程设计手册》[5]中查表，每千瓦的负荷所需要补偿的电容容量为0.6，因此，经过计算电容器组容量222千乏，电容器组补偿总量确定为220千乏。

（3）电容柜笔者所选用元件主要是公司产品：

1）无功智能动态补偿控制器DFJDG2000/D-39型1个。

2）复合开关：DFFK-3x10-Y(单相)1个、DFFK-20/30-S（三相）9个。

产品优点是接到控制器的控制信号后，通过逻辑判断，自动寻找最佳投入（切除）点；保证过零投切，无涌流。

3）电力电容滤波器：DFFX-0110个。

4）电容器：HBK 0.45-20-K/T8个，HBK 0.45-30-K/T1个，HBK0.25-3x10-K/Y n1个外购产品。

动态无功自动补偿装置柜是由公司车间生产，到现场进行改造，投运后效果很好，运行稳定，至今天已有2年。

3.3补偿前后状况比较

（1）补偿前状况

1）变压器、供电电缆发热，损耗大，带负荷能力降低；

2）离电房较远的地方电压低，设备运行不稳定；

3）响应时间慢；

4）功率因数0.6～0.7，引起无功罚款。

（2）补偿后效果

1）降低变压器、供电电缆发热，降低设备发热损耗，提高使用效率；

2）响应时间快，过零投切，设备运行稳定；3）响应时间快；

4）系统功率因数≥0.95，避免无功罚款。

4　结语

在我国社会经济的快速发展中，企业功率因素成为了当前最为主要的内容，本文主要介绍了功率因数降低的主要原因，并且在无功功率的补偿装置的原理与优点中，结合笔者所在企业的实际情况，对案例企业功率因数降低的措施进行阐述，并从根本上减低了无功功率的消耗，提高了功率因数，为企业的发展节约了大量的资金，改善了供电质量，提高了变压器带负荷的能力。

参考文献：

[1]智慧,李群湛,周福林.新型动态无功补偿装置在牵引变电所应用[J].电力自动化设备,2006(11):71-74+78.

[2]靳建峰,翁利民,王毅,刘忠菁,霍小江.正弦曲线拟合积算法在动态无功补偿装置中的应用[J].电力电容器,2007(06):1-5.

[3]周俊宇.变电站10kV动态无功补偿装置的研究[J].低压电器,2008(21):45-47.

[4]朱恩平.TSC动态无功功率补偿装置的设计[J].电气制造,2011(08):54-55+58.

[5]张刘春,韩如成,张守玉.无功补偿装置的现状和发展趋势[J].太原重型机械学院学报,2004(01):30-33+39.