工厂供配电系统无功补偿的分析

邓馥郁

摘 要：工厂供配电系统无功补偿，已经成为当前各工厂节能降耗常用的措施。本文首先分析了工厂供配电系统无功补偿的目的和意义，并对工厂供配电系统无功补偿的方式进行分析和比较，最后探讨了工厂供配电系统无功补偿装置的选择，为工厂供配电系统的无功补偿设计提供资料参考。

关键词：工厂；供配电系统；无功补偿；分析

工厂供配电系统在工作中，系统输出的功率包含有功功率和无功功率两部分，有功功率是用电设备直接消耗电能，将电能转化为机械能、热能、化学能的过程。无功功率则是指电磁元件建立磁场、电容建立电场所占用的电能。为了降低工程供配电系统的能耗，提高其做工效率，工厂供配电系统一般都会涉及无功补偿系统，以增加供配电系统有功功率的比例常数，实现降低生产电能消耗，缩减成本的目的。工厂供配电系统的无功补偿一般分为集中补偿、分组补偿、单台电动机就地补偿三种方式，这三种方式分别适用于不同补偿要求的供配电系统。因此，如何为工厂供配电系统设计无功补偿，则成为工厂提高功率因数，提高设备管理水平的工作重点。

一、工厂供配电系统无功补偿的目的和意义

工厂供配電系统的无功补偿，主要作用是能够提高供配电系统的功率因数，从而以更小的能耗完成生产任务。优秀的供配电系统的无功补偿系统设计，对工厂的日常生产和发展有如下益处。

1）减少工程电费支出。工厂在日常生产中，电费在生产成本中占比较大的部分，如果想要提高生产利润，就必须最大化降低供电成本，以实现缩减生产成本的目的。供电公司销售的电能，是以功率作为单位计算的，工厂在生产使用和消耗电能时，电能做工却分为有用功率和无用功率两部分，如果生产中无用功率较大，必然会导致生产中消耗电能增大，提高工厂的生产成本，降低利润。通过为供配电系统设计无功补偿，则能够有效的降低无功功率做功消耗的电能，提升供配电系统的功率因数，以更少的电能完成更多的生产任务，实现节约电能，提高利润的目的。

2）改善电压质量。工厂无功功率的增加，会直接导致工厂电压损失加大。而电压损失加大，无疑会影响工厂设备的供电稳定性和设备的正常运行。供配电系统采用无功补偿，能够有效的提高功率因数，改善供配电系统的电压质量，稳定负载电压，提高供电电压稳定性和设备运行稳定性，确保设备安全和产品质量。

3）降低选择变压器的额定容量。采用无功补偿后，工厂在生产中变压器的视在功率能够有效降低。这意味着工厂在选择变压器时，可以选择小容量变压器即能够满足生产需求。小容量变压器不仅成本投资小，而且其能耗也更低，能够有效降低工厂的生产总成本，提高利润。

4）减少电能损失。无用功率的增加，意味着工厂在生产时要耗费更多的电能才能完成生产任务，这无疑加大了工厂的电能损失。除此之外，供电系统线路的功率损耗也会随着无用功的增加而加大，导致工厂电能损失加重。采用无功补偿，能够降低变压器绕组中的电流，有效减少供电线路的电能损耗，减少工程生产中的电能损失。

二、工厂供配电系统无功补偿的方式及比较

工厂供配电系统的无功补偿方式有很多，不同的无功补偿方式，适用于不同生产规模的工厂，其投资和补偿效果也有明显区别。在构建工厂供配电系统的无功补偿时，要对不同的无功补偿方式的优缺点了然于心，并根据工厂的规模和实际生产需要，合理的选择补偿方式，以提高工厂供配电系统无功补偿的经济性和适用性。

（一）高压集中补偿

高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6～10kv母线上，这种补偿方式只能补偿6～10kv母线前所有线路的无功功率。高压集中补偿虽然能够对工厂生产无用功率进行补偿，但却补偿效果较差。但由于高压集中补偿施工简单、投资小、便于集中维护，因此这种补偿方式在很多大中型工厂中仍然有着比较广泛的应用。

（二）低压集中补偿

低压集中补偿就是将无功补偿设备用于工厂供配电系统的低压母线上，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，控制电容器投切。但电容器投切是整组进行的，因此无法实现对低压用电系统平滑的无功补偿调节。低压集中补偿在工厂供配电系统无功补偿中应用也比较广泛，这种补偿方式有着接线清晰明了，运行维护工作量小，明显提高配变利用率等作用，该方法还能够有效降低电能损耗，经济性较高。

（三）分散就地补偿

分散就地补偿也叫做单台电机就地补偿，这种无功补偿是针对工厂生产体系中耗电量巨大的设备单独补偿的一种无功补偿方式。分散补偿装置是将补偿装置安装在需要进行无功补偿的个别容量较大且负荷较平稳的用电设备旁边。补偿装置一般与用电设备同时投入运行和断开。该补偿方式能够补偿安装部位以前所有的高低压线路及变压器的无功功率，能最恰当地降低系统的损耗和维持系统的电压水平，因此补偿效果最好。但分散就地补偿需要根据实际情况选择使用，不能取代高压集中补偿和低压集中补偿。而且分散就地补偿不适用于大容量电力的电子装置，因为大容量供电装置会产生高次谐波，采用分散就地补偿会加大谐波次数，影响供电质量，并对附近电子设备带来巨大影响。对于电动机频繁启动和正反转轮换的设备，也不宜采用这种补偿方式，以免产生不必要的能耗。最后，就地补偿还要使用专用电力电容器，不能采用普通电力电容器，这无疑会加大投资额度，经济性较差。

三、工厂供配电系统无功补偿装置的选择

（一）常规补偿装置的选择

工厂生产中供配电系统常用的无功补偿装置是由电容器组、电容器支路保护、投切开关和自动补偿装置组成的，这种能够实现分组自动投切的补偿装置在使用中必须避免电容组的频繁开合，以提高电容的使用寿命，降低保养和维护的工作量。因此，在选择常规补偿装置时，应该先投入先切除，采用轮换循环投切使用的原则，实现对常规补偿装置的有效保护，提高其使用寿命，降低投资和保养维护成本。

（二）串联电抗器

由于现在工厂中多有波动性、冲击性负荷， 这些设备运行时会产生大量谐波，引起电网电压波动、闪变及三相不平衡，影响用电设备的安全运行。虽然电容器本身具备一定的抗谐波能力，但同时也有放大谐波的副作用。谐波含量过大时，会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏，由于电容器对谐波的放大作用，将使系统的谐波干扰更严重，因而在有较大谐波干扰时，需要补偿无功功率的地点考虑增加滤波装置。

综上所述，随着我国社会的进步和经济的发展，工厂供配电系统无功补偿已经受到各领域的高度重视。工厂供配电系统无功补偿，是实现工厂节能降耗的有效措施，有助于工厂生产效率的提高和实现可持续发展。在工厂供配电系统无功补偿的选择和设计时，一定要综合考虑工厂的生产规模及生产设备特点，科学、合理的设计无功补偿方式，在降低无功补偿资金投入量和维护保养工作量的同时，降低工厂生产的能耗，提高经济效益。

参考文献：

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[2] 张志华.供配电系统中无功补偿电容器的配置思路及策略研究[J].南方农机，2015（6）：65-66.