光纤制造厂低压无功补偿的选择

龚剑

摘要：针对目前精密电子厂房诸如光纤厂房内用电负荷以及目前市场常见的几种无功功率补偿产品的特性，进行对比，选择最适合该生产厂房的无功补偿产品。

关键词：光纤厂房  无功补偿

一、光纤厂房中无功的来源

随着社会数据通信与多媒体业务需求的发展，全社会对通信传输载体有很大的需求，因此光纤光缆制造业飞速发展。光纤的制作即将制备好的光纤预制棒加热熔融后，拉制成直径符合要求的细小光纤纤维，同时为其涂上弹性涂料。

目前国内光纤制作的拉丝塔主要的用电设备是高温炉、UV固化炉、收线筛选设备、拉丝生产控制设备等，以及冷却系统的空调器、风机、水泵等外围设备。

高温炉：目前市场上使用较多的高温炉主要采用高频感应加热技术，将工频转换成频率更高的交流电，利用电磁感应原理加热。将光棒放在高频磁场内，磁力线会切割光棒，在光棒中产生感应电动势、高频电流，使光棒发热。高温炉功率因数在0.9以上。

UV固化炉：UV是ultra violet的缩写[1]，意为紫外线。UV固化炉工作原理是通过控制灯管电压，使灯具发出紫外线光，固化熔融状态的光纤预制棒。用电设备主要为发光灯具，功率因数在0.92左右。

筛选及收线设备：被拉制出来的光纤需要进行一定抗拉强度的筛选。通常方法是将光纤从牵引轮上放出来后，由一个筛选牵引轮牵引，经过一个旋转的筛选轮，依靠筛选轮的进口速度和出口速度差，在光纤上产生轴向张力来完成的。主要用电负荷为电机，功率因数0.8左右。

冷却系统：采用空调机组、风机及水泵循环系统等为整条生产线提供冷源。此部分绝大部分用电负荷为旋转电机，为感性负载，使用过程中会吸收容性无功。功率因数在0.8-0.85之间。

可见，拉丝塔自身设备功率因数高，使用无功少。大部分无功功率使用设备为其外围设备，空调器、水泵、风机等诸如此类的电机感性负载。

二、无功补偿的必要性

当用电负荷吸收无功功率过多，然而没有进行无功补偿时，会对电网系统造成诸多不利下影响。无功的不足会引起系统电压水平的下降，电压偏移过大会影响用电设备的运行特性，而且还影响到用电设备所取用的功率，对系统带来不利影响。为了保证系统电压必须具有充足的无功功率[2]。因此各地区供电部门对用电单位提出其要求整体功率因数需在0.9及以上（各地区标准不一），所以，每个用电单位在向电力部门报建申请供电时，必须考虑其无功补偿。

三、常见的低压无功补偿产品

由于光纤生产中无高压设备，因此有效的无功补偿方式为低压就地补偿。无功补偿的方式从同步调相机、静止式静态无功补偿MSC、静止式动态无功补偿装置（SVC）发展至高级动态无功发生器（SVG）[3]等。

1、同步调相机：原理可视为一台不带机械负载运行的同步电动机。因此总是在接近于零的电磁功率和零的功率因数情况下运行的。近似认为只向电力系统提供无功功率。由于其运行维护复杂、响应慢，小容量投入费用较高等缺点。目前已属于淘汰技术，但枢纽变电站、HVDC换流站等需要大容量集中补偿地方仍在使用。

2、静止式静态无功补偿MSC：用断路器或接触器分级投切电容，其控制器简单，投资少。缺点是投切电容器时常会引起较为严重的冲击涌流和操作过电压，易造成接触点烧焊，而且使补偿电容器内部击穿，所受的应力大，维修量大。主要适用无功量稳定，不需频繁投切电容补偿的用户。

3、静止式动态无功补偿SVC：分级先由可控硅在电压过零时投入电容，再由磁保持交流接触器触点并联闭合，可控硅退出，电容器在磁保持交流接触器触点闭合下运行。在380V低压配电系统中应用较多。无涌流，无触点，投切速度快，级数分得足够细化，基本上可以实现无级调节。

4、高级动态无功补偿SVG：

SVG是当今无功补偿装置领域新技术的代表，是基于大功率逆变器的动态无功补偿装置。SVG的基本原理就是将自换相桥式电路并联在电网上，通过调节桥式电路，使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现功率无功补偿的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。

四、光纤厂应选择的产品

针对光纤制造厂负荷的特点：光纤行业负载三相相对平衡，光纤生产设备功率因数高，外围设备以电动机为主，功率因数在0.8左右，生产过程比较连续，短时工作制設备很少。因此其无功补偿要求相对较低，无功补偿的容量可以根据设备同时投入的最大量选择。

光纤制造厂低压无功补偿一般安装于自建变配电站的低压母线上，但随着用户负荷的波动，变电站电容器就得频繁投切，而电容器的投切过程最容易产生操作过电压，这对电容器的安全和寿命以及系统内其他设备的安全运行都造成了极大的隐患。负荷停机而用户电容器不停就会造成无功倒送。还有些用户为提高末端电压多投电容器也造成无功倒送，使得变电站无法达到电压及功率因数同时达标。

因此适合光纤厂房低压就地无功补偿方式有SVC和SVG。

SVC是目前相对先进实用技术，在输配电电力系统中得到了广泛应用;高级无功发生器SVG是一种更为先进的新型静止型无功补偿装置，是灵活柔性交流输电系统技术和定制电力技术的重要组成部分，现代无功功率补偿装置的发展方向。

五、结论

光纤制造生产过程中，会有各用电设备的陆续投切，导致整个厂房的无功功率使用量在不停的变化，SVC和SVG无功补偿方式能够满足工艺生产的要求。

SVG和SVC相比，在系统电压很低的情况下，仍能输出额定无功电流，而SVC补偿的无功电流随系统电压的降低而降低。SVG响应时间段，能从容性无功到感性无功连续平滑调节。因此光纤厂房中使用SVC能满足使用要求，但在经济条件允许的情况下，优先选用先进产品SVG是第一选择。

[1]刘园园.光纤光缆生产中UV固化度的影响因素研究[J].光纤与电缆及其应用技术，2017， （2）.2-3

[2]赵仪轩.无功补偿对静态电压稳定的影响[J].城市建设理论研究，2016， （12）.12-13

[3]李鑫文.工厂供电系统无功补偿技术浅析[J].信息系统工程2019， （2）.2-3