无功补偿在工矿企业用电中的应用分析

李建华

摘 要：节能工作近些年来被国家推向来越来越高的地位，且供电管理部门对工矿企业用电的功率因数也有硬性指标，所以无功补偿技术在现代工矿企业的配电系统中应用较为普遍，功率因数不断提高，响应国家节能减排政策。工矿企业中配电系统的无功补偿技术的研究应用就显得尤为重要。文章从工矿企业配电中无功补偿的类型、补偿容量的确定、并联电容器原理、功率因数受影响的主要因素等进行分析。

关键词：无功补偿；补偿容量；应用

1 概述

无功补偿技术就是现场设备前增加无功补偿装置，来改变系统中无功功率的流动，从而来降低无功补偿电源到发电设备之间的无功电流，有效降低损坏的技术。无功功率是电动机之类的设备，在运行中需要提供电源，但是又不会消耗掉的功率。无功功率在于电网之中始终存在电源（发电机、变压器等等）与电动机之间来回传输，不对外做功。无功功率占用了电源的容量，导致电源输出的有功功率减少，降低了电源效率。

2 工矿企业中配电无功补偿类型

无功补偿按不同的类型在工矿企业配电中可分为以下几种类型：高压集中补偿、低压集中补偿、就地补偿、静态补偿、动态补偿。

2.1 高压集中补偿

高压集中补偿是在工矿企业高压配电房的高压母线上集中装设高压电容器组，这种补偿方式的优点在于投资费用低，并且维护方便。但是缺点就是只能对母线前所有线路的无功功率进行补偿，简单地满足工矿企业功率因数的要求，避免了力调电费，在一些大中型工矿企业中应用比较普遍。但是企业内部的用电设备并没有得到补偿，所以导致企业内部用电容量增大，经济效果不佳。

2.2 低压集中补偿

低压集中补偿是指在低压配电房的主母线侧通过低压开关并联电容器和电抗器，通过无功补偿控制器，从低压主进开关处采集电流计算无功负荷根据接触器或者可控硅直接控制电容器的投切，这种补偿方式可以直接对配电房所带的用电设备进行无功补偿，从而减少变压器容量，同时这种补偿方式安装简便，维护方便，运行效果较好，有效提高变压器的利用率，减少损耗，经济性效益显著，是目前无功补偿中主要的一种手段。某轿车就是采用这种补偿方式，这也是汽车厂应用比较广泛的一种补偿方式，例如东风日产郑州工矿企业、济南吉利汽车也是普遍采用这种补偿方式。

2.3 就地补偿

就地补偿就是根据现场设备计算出所有的无功补偿量进行补偿的一种补偿方式，如某轿车空压站的IHI寿力TAX的空压机就采用就地补偿方式，这种补偿方式可以有效地降低设备到配电设备之间的负荷，但是这种一次投入较大，而且维护成本较高，适合单台的大功率设备。

2.4 动态补偿

动态补偿是指采用动态无功补偿控制器通过驱动触发器和可控硅等电子元件，响应速度可以达到0.02秒，即一个周波得无功补偿技术，根据用电负荷的不同，可以用三相共补和单相分补，适合在负荷变化较快的场所使用，可以精确、快速地进行无功补偿。这种技术在某轿车应用在焊装车间，主要对焊枪等非连续使用的感性负载进行快速补偿。

2.5 补偿原则

无论采取那种补偿方式，都有其得优缺点，但是无功优化和补偿要遵循如下原则：

无论是进行无功优化，还是进行无功补偿，补偿点的确定是无功补偿成败得关键。所以通常按以下原则进行确定：

（1）根据现场的实际情况，选择现场负荷进行控制。

（2）在低压主进处进行电流采集，平衡整个供电网络。

（3）根据电网的电能质量分析，选择合适的补偿点进行补偿。

（4）补偿点的选择应该要满足部颁标准大于等于0.7的规定。

3 无功补偿的效益

现代的工矿企业中，由于大量的感性设备在现场使用，接入企业配电系统中，由于这些设备运行中，不但需要有功功率，而且还需用无功功率，所以设备自然功率因数很低，基本上自然平均功率因数在0.70～0.85之间。如果长期这种情况，不但会在每月的力调电费中受到罚款，而且配电系统需要配套很大的容量，因此，提高工矿企业配电系统的功率因数，经济效益明显。

3.1 节省企业电费开支

提高功率因数对企业会有显著的经济效益，如果功率因数在0.9以下就会受到考核，也就是罚款。同样如果功率因数高出0.9就会奖励，而且功率因数越高，奖励的钱也就越多。功率因数=P/S=有功功率/视在功即=本月的总有功电量/根号下[本月总有功电量的平方+本月总无功电量的平方]。全国供用电规则规定，凡是功率因数达不到上述规定的用户，供电部门对其加收一部分电费力率调整电费；如果功率因数超过上述规定的用户，供电部门会对其减收一部分电费奖励电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。

3.2 提高设备的利用率

对于现有用电设备而言，如果在负荷不变的情况，提高功率因数，那么从变压器输出的无功量就会减少，这样就会提高设备的利用率，可以将空余的负荷更好地服务于其他设备，如果没有新增设备，变压器裕量增大，可以满足负荷的增长。如果原有设备已使负荷不堪重负，那么提高功率因数，会减少无功电流的输送，使系统不会过载运行，进而发挥出原有设备的潜力；对于在设计和基建阶段的公司而言，则可以减少容量的设计，从而降低设备的投资费用，尤其是可以减少变压器容量，降低装机量，不但减少了前期投资费用，而且减少基本电费，降低运行费用。

3.3 改善电压质量

低压补偿目前最常用的一种补偿方式是配电变站低压补偿。一般采用无功补偿控制器采集主进电流信号进行计算分组投切电容器补偿，来应对用户的日负荷变化大的情况，几十至几百千乏补偿容量不等。用于改善用户电压质量，提高用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗。

4 结束语

文章介绍了几种常见的无功补偿方式的优缺点，各种情况下容量的确定，无功补偿的实际应用及其使用过程中的问题。总之这几年无功补偿技术越来越先进，对技术人员的技能要求也越来也高，且供电管理部门对用电企业功率因素要求也越来越高，所以工矿企业技术人员必须提高技能，时刻注意无功补偿新技术，才能有效提高配电效率、质量。

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