工厂供用电系统无功补偿技术与节电探讨

摘要：工厂作为用电大户，其用电系统的无功补偿至关重要，因为它会影响到工业企业自身的用电量，涉及到其用电成本，关系到工业企业自身的经济效益。应该努力维护无功功率的逐层次、逐区域的平衡分配，这样才能确保电能质量。文章以工业企业供用电系统为核心，分析了常规的无功补偿技术、电压控制技术及其特征和优势。

关键词：工业企业；工厂；供用电系统；无功补偿技术；节电；补偿模式 文献标识码：A

中图分类号：TM761 文章编号：1009-2374（2015）31-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.048

工业企业通常用电量较大，其中的各项用电装置具有感性负荷，这些设备在实际运转过程中能够获取大规模的无功功率，这样就降低了供电系统电压，功率因素也随之下降，对应的线损问题严重，供电质量下降。面对这些问题，当前的很多工业企业通过在高压端设置固定电容器的方法来试图解决问题，然而这样容易造成高压端补偿过度或不足，低压端由于没有电容器的支持，出现就地补偿。就地无功补偿技术能够处理和解决这些问题。

1 补偿模式的正确选择

通常来说，无功补偿被划分成三个类型，具体包括集中补偿、就地补偿、分散补偿。同其他两种补偿方式相比，集中补偿对于电容器容量大小没有过高要求，而且能够被充分合理利用，然而集中补偿只能有效控制无功负荷，无法实现对变电站、配电站馈线的补偿。分散补偿对于电容器组的容量相对较高，但是其使用效率也相对较高，具有低成本、高效率的优势。

对于无功补偿模式的选择，要立足于整体，并科学地进行布局分配，分级补偿，达到就地平衡。要试着让两种补偿方式共同发挥优势功能，例如：集中与分散同步促进，充分发挥分散补偿的经济优势，高压、低压补偿有效配合，注重低压补偿功能的发挥，其中要重点控制线损，从而确保工业企业的经济效益，达到节能降损、提高经济收入的目的。

2 科学确定补偿容量

在整个供电系统中，各项电气设备以及用户等都会消耗一定的无功功率，为了有效控制功率消耗，就要控制无功在电网内部的流动。最合适的方法就是自用户一侧入手，增设无功补偿，以此来使用户负荷的功率因数获得提升，这样就能有效控制各项电气装置等的无功功率损耗。

根据以下公式计算可以得出QC：

Qc=-p（-）

式中：

cos2Φ1——未补偿时的功率因数

cos2Φ2——补偿后的功率因数

3 无功补偿设备的功能

对于无功补偿模式，应该参照负荷状态来进行选择，决定使用静态补偿或者动态补偿。当负荷变化趋向于平缓，没有太大的波动时，适合选择静态补偿，因为这样能够极大地控制线损，同时能节约成本。相反，当负荷变化很大时，则适合选择动态补偿模式，这样才能有效维护电压的平衡、稳定。

3.1 控制线损

当电压处于稳定、平衡状态时，有功功率维持稳定状态，因为功率因数会对应发生改变，对应可以根据以下公式求出线损变化率：

1-（cosΦ1/cosΦ2）2×100%

式中：

cosΦ1——未补偿时的功率因数，等于0.59

cosΦ2——补偿后的功率因数，具体值为0.98

对应能够计算得出线损变化率。

选择动态补偿设备，可以实行电容器分组别、分类型进行从始至终的补偿，确保功率因数走向一个平衡、稳定的区间，达到有效补偿的目的。

3.2 线路、变压器的增容

近年来，我国电价的定价更加科学，充分考虑到了企业的利益，参照企业用电的功率因数来对电价进行定价，因此，工业企业可以通过增设补偿设备，来全面提升功率因数，这样不仅能够维护自身利益，也能为供电企业带来更多的经济收入。

3.3 提高电压质量

动态无功补偿设备的配置在很大程度上优化并提高了电压质量、电压平衡问题，能够为工业企业的生产运转与运营提供稳定的服务，在某种程度上来说，维护了供电系统的安全、高效运转。

4 工厂供电系统无功补偿技术的优化选择

4.1 工厂供用电系统概况

该工厂为大型机械生产加工厂，从当前来看，该机械厂供电系统中所选择的变压器容量达到17660kVA，配置了20多台变压器，变比大概在0.4～10kV之间，一般的变压器负载率达到28%～29%，负载最高达到7000kW。

4.2 补偿技术的选择

4.2.1 高低压补偿有效配合。该工厂的供电系统高压部分选择集中补偿模式，低压端则放置未补偿。以上补偿模式容易导致补偿过度或者补偿不足的问题，因为二次母线之下的线路得不到补偿，容易导致严重的线损问题，变电装置也可能受损。所以要积极进行分级补偿，在距离负载教近的地方配置电容器，也就是可以采用高压端进行集中补偿，低压端实行分散补偿，这种高低压补偿相配合的方法能够有效解除各种弊病，化解问题。

4.2.2 优化供电模式。供电方式的选择对于工业企业供用电系统的运行来说十分重要，要极力防止大马拉小车的问题。因此，对于设备型号的选择，要本着预留余地的原则，防止其高负荷、高载运转过程中，设备部件遭到损坏或者当载荷降低时，设备空载的现象，因为前面提到了该工厂变压器负载率达到28%～29%，这就意味着变压器装机容量不应太大，因为这样不仅会增加成本投入，同时也会加剧电能、电量等的不合理消耗，正确的解决方法就是调换变压器型号，适当地缩小其容量。

4.2.3 预防设备空载运转。因为其所采用的电动机主要为交流型，其功率因数在空载、负载过程中分别为0.1～0.3、0.8～0.85。可以通过将电容器、电动机链接起来，从而有效提升电动机功率因数，从而预防空载问题，同时也能科学、适度地提升其功率因数。endprint

4.2.4 优化、完善配电装置。配电装置自身的质量、运行水平等也会直接影响到补偿效果，因此，必须及时检查、核查并维修各类配电装置，特别是一些计量设备，例如电流表、电压表等，要维护其正常运转、数据的精准。

4.3 选择新型无功补偿技术

现代科技的发展推动了电力技术的不断更新，从而出现了一些新型的无功补偿技术，这其中大体涵盖SVC与SVG，SVC、SVG分别为第二代、第三代无功补偿设备。

SVC一般凭借调整阻抗性能来对应进行无功补偿，经过多年的研究，SVC已经发展出多种类型，例如TCR晶闸管控制电抗器。其最明显的优势体现在：可以更加快捷、持续、高效地补偿一些不断变化的负荷，积极控制系统内部电压的不合理变化，同时依托于分相调整来对应优化电力系统的三相平衡度。

SVC设备有效确保了无功补偿迅速做出反应，其中的缺点为：补偿作用的发挥受系统参数的干扰，同时也可能造成过多的谐波干扰，这其中就要增设滤波设备。

5 补偿效果分析

经过无功补偿技术的运用，选择集中、分散补偿有效配合的模式，经过一段时间的试用，该工厂的线损率明显下降，用电量也降低，以年为单位计算，该工厂接电达5000小时，减少电费支出8.9万元。变压器也能发挥积极的节电功效，经过补偿优化后，变压器在运转过程中，铜损耗率也明显下降，极大地控制了线损。未经过补偿优化之前，功率因数相对较低，需要支付更多的电费，经过补偿优化后，有效控制了电费支付额，为企业创造了可观的经济效益。

6 结语

用电系统的无功补偿至关重要，因为它会影响到工业企业自身的用电量，涉及到其用电成本，关系到工业企业自身的经济效益。应该努力维护无功功率的逐层次、逐区域的平衡分配，这样才能确保电能质量，控制节能降损，加大对无功补偿技术的研究力度，使其合理应用于用电系统，从而维护用电系统的高水平运转，达到最佳的运行目的。

参考文献

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作者简介：邓本浩（1981-），男，广东云浮人，广东电网有限责任公司江门新会供电局电气工程师，研究方向：业扩勘查。

（责任编辑：黄银芳）endprint