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工厂供配电系统的无功补偿
编辑:安科瑞电气股份有限公司   时间:2017-03-06

电能是工业生产的主要能源和动力,工厂供配电系统合理运行对国家工业的发展、国民经济的壮大有着重要意义。本文着重对工厂无功补偿方式及常规无功补偿装置进行介绍,得出提高工厂功率因数的一些有效方法。

一、前言工厂中含有大量的感应电动机、变压器等感性设备工作时不仅要从电网中吸收有功功率用于做功,而且还要吸收无功功率建立磁场,这不仅会使工厂配电变压器和输电线路产生额外的附加电能损耗,降低自然功率因数,而且无功功率是影响电压质量的主要因素。因此,加强对感性设备的运行管理,提高功率因数,进行无功补偿是必要的。

二、无功补偿概述2.1 无功功率与功率因数电网输出的功率分为有功功率和无功功率。有功功率是用电设备把电能转变为其他形式的能并利用这些能对外作功;无功功率是指交流电路中存在的感性或容性设备为保证自身正常工作需建立交变磁场或电场而需要的电功率,它不对外做功。

功率因数是有功功率P与视在功率S的比值,而视在功率S与有功功率P和无功功率Q的关系为S=。

2.2 无功补偿原理在交流电路同一电压作用下,电感电流和电容电流方向相反,相位角相差180°,也就是说感性无功功率与容性无功功率可以互补。由于工厂电力负荷如电动机、变压器等大部分属于感性负荷,若在供配电系统中并联安装电容器等无功补偿设后,可以向感性设备提供一定的无功功率,减少感性设备对电网的无功功率的需求,这就是无功补偿。

2.3 无功补偿的目的及意义无功补偿的主要目的就是提升供配电系统的功率因数,提高功率因数对工厂有如下益处:

1、减少工厂电费支出供电公司发出来的电是以视在功率来计算,但却根据用户消耗的有功功率来收费。若工厂从公共电网中吸收过多的无功功率,即功率因数过低,会造成供电公司成本加大。因此供电公司每月向用户计收电费时,若工厂平均功率因数低于规定标准时,要增加一定比例的电费。

2、改善电压质量系统的电压损失会随无功功率需求的增加而增加,通过进行无功补偿后,提高功率因数,可改善系统的电压质量,使负载电压更稳定。

3、降低选择变压器的额定容量变压器的额定容量是由其二次侧的视在功率决定,对变压器二次侧进行无功补偿后视在功率降低,因此可以选择较小额定容量的变压器,节省投资。

4、减少电能损失线路的功率损耗和功率因数的平方成反比。例如,当功率因数由0.6提高到0.9时,线路上的功率损耗可降低55.56%。且无功补偿后,流过变压器绕组中的电流减小,故变压器的损耗也相应减少。

三、无功补偿方式及其比较按照无功补偿装置的的安装地点,无功补偿分为集中补偿和分散就地补偿。

3.1 集中补偿集中补偿分为高压集中补偿和低压集中补偿。

1、高压集中补偿:是将补偿装置安装在工厂变配电所的高压母线上。这种补偿方式只能补偿高压母线以前所有线路上的无功功率,无法降低选择变压器的额定容量及电能损耗。其优点是初投资较少,便于集中维护,能对工厂高压侧的无功功率进行补偿,提高工厂总的功率因数。这种补偿方式在一些大中型工厂中比较常见。

2、低压集中补偿:是将低压无功补偿设备集中安装在工厂变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿变电所低压母线之前所有设备及线路的无功功率,便于维护,能降低选择变压器的额定容量及电能损耗。此方式在工厂中相当普遍。

3.2 分散就地补偿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事投入运行和断开。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。但是这种补偿方式投资较大,补偿设备利用率较低。

综上所述,每种补偿方式各有优点,在工厂企业中,多采用集中补偿和分散就地补偿相混合的方式。

四、无功补偿装置的选择4.1 常规补偿装置的选择目前工厂企业中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控制器等组成的电容器分组自动投切无功补偿装置。为了使各组电容器和开关的运行平衡化,应避免个别电容器组频繁开合而造成该电容器组过早损坏,各电容器组之间宜采用轮换循环投切使用的原则,即先投入先切除。

4.2 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。

在电容器回路中串联电抗器是解决此问题的有效方法,除此之外,串联电抗器还可限制电容器的合闸涌流,降低电容器在投入瞬间产生的涌流对电网和开关器件的冲击。

五、结束语总之,在工厂企业中进行无功补偿,提高功率因数是一项节能降耗、提高经济的有效措施。在实际应用中,要根据企业的自身具体情况,从经济和技术上择优选择无功补偿方式及设备的选型。

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