工厂供电系统无功补偿的分析及应用论文
摘要：提高工厂供电系统中各相关部分的功率因数，以充分利用设备的容量，增强输电能力，减少功率损耗和电能损耗，实现电能的节约及供电质量的提高意义深远。文章从无功补偿的原理出发，介绍了无功补偿技术在工厂供电系统的应用及其注意事项，有一定借鉴意义。
关键词：无功补偿；供电系统；功率因数
工厂用电设备繁多，且大部分为电感性设备，在生产运行中往往需要吸收大量的无功功率，进而造成工厂供电系统的功率因数降低，不仅对电压质量造成影响，导致不能有效地利用电气设备，更对系统的供电能力造成严重影响。因此，对工厂而言，提高系统中各相关部分的功率因数，以充分利用设备的容量，增强输电能力，进而减少功率损耗和电能损耗，实现电能的节约及供电质量的提高，意义深远。
1无功补偿技术原理
电流经过纯电阻过程中电能会转化为热能，但在经过纯容性负载时并未做功，因此被称为无功功率，在实际电路中常为混合性负载，因此有电流经过时会有部分电能未做功，这时功率很小，若进行无功补偿则能大幅度地提高电能利用率，利于工厂节能增效。如前所述，工厂多为感性负荷，因此电感负载需依赖公共功率的大量补偿，一般可采用如下两大种途径，一是由输配电系统提供，输配电系统在设计时均要考虑有功功率及无功功率，但传输无功功率会对变压器造成损害，使得系统效益降低。二是由补偿电容器来提供，其无功功率为直接就地提供，不会造成上述问题的困扰，利于系统经济效益的提高。
2工厂供电系统无功补偿方法
2.1使用电力电容器作无功补偿。电力电容器也称为静电电容器或移相电容器，实际中可通过在工厂线路上安装静电电容器，有效降低线路前端电网中的无功电流，此方法简单经济，是工厂企业中较常采用的方法，其具体补偿方式有如下三种类型。
2.1.1低压分组补偿。即通过在车间变配电室安装电容器，减少所需电容器的总容量，提高电容器的使用效率。该补偿方式采用的低压开关及保护装置价格低廉，可实现自动控制，使得配电变压器及高压线中的电能损耗大大减少，有效降低工厂车间内的主变压器功率。但在此过程中切不可减少低压线路中的无功电流，因此为增强补偿效果，可将无功补偿设备安置在配电箱及低压用电设备附近，混合使用分组补偿与个别补偿。
2.1.2个别补偿。个别补偿，也称就地随机补偿，即直接将电容器与电动机的引出线端相连，与电动机合用一套开关设备。在采用该补偿方式时，为更好地发挥其效果，要注意如下问题：
（1）安装位置选址必须正确，且不可随意进行，如，若电气装置的功率因数超过0.9时，若电设备无重大变动则无需进行就地无功补偿；高次谐波含量过多处不宜应用就地无功补偿；电力装置的输出侧以及逆运行的电动机不可采用就地无功补偿。
（2）要选择适当的补偿电容器容量，尽量避免过补偿。
（3）必须购买合格产品。
2.1.3高压集中补偿。高压集中补偿，即在工厂总降压变电所低压侧为6-IOKV的母线上安装电容器，但该方式虽安装简便且利用率高，但由于该电容器只能安装在总降压变电所，因此只能减少变电所前电力系统通过的无功功率，提高本变电所的电压质量，对工厂内部配电系统的无功功率作用不大，且电容器的开关设备及其保护装置价格较高，较之前面两种经济效果较差。
2.2使用同步补偿器作无功补偿。同步补偿器也叫同步调相机，其实际上是空载运行的同步电动机在过励磁运行状态下，向电力系统供给无功功率，在欠励磁运行状态下，从电力系统吸取无功功率。该方式虽能均匀地调节电网电压水平，但结构复杂，较之电力电容器投资及运行成本大，因此除大的电网中枢外，一般工厂不宜采用。
2.3提高自然功率因数。工厂电气设备的负荷性质决定着自然功率因数的高低，一般为阻性负荷的功率因数高而感性负荷的功率因数低。要提高功率因数则系统供给的无功功率要减少，实际中可采用以下两大措施降低用电设备所需无功功率，提高自然功率。
2.3.1合理选择电动机。合理选择电动机的规格、型号及容量，使其最大限度地接近或满足满载运行状态。同时，由于各工厂生产环境及条件要求各异，异步电动机的结构形式也各异，因此选择电动机时既要注意其电气指标，又要兼顾其机械性能，一般来说选择电动机形式时应尽量避免选择和使用封闭式电动机。
2.3.2合理选择变压器。变压器消耗的无功功率因数在工厂整个供电系统中比例约占全部无功功率的25%，而变压器处于空载运行状态下的无功功率约占全部无功功率因数的80%，因此工厂要想有效地改善功率因数，节能降耗，必须综合考虑变压器的台数、容量以及运行方式，确保其达到最优化。
3无功补偿注意事项
3.1谐波的有效抑制。电容器虽能抗谐波，但也有放大谐波的副作用，因此需对谐波进行有效抑制，具体措施如下：
（1）将易受谐波侵害的'补偿电容器串接抑波电抗器；
（2）在换流装置附近接入滤波器；
（3）在母线Pr上设置微电脑消谐装置；
（4）提高变流器的供电电压及脉动数，减少低次谐波，将多台变流器接于一段母线上。
3.2并联电容器接线方式。并联电容器分两大类，三角形及星形，前者又分单三角形、及双三角形，后者分单星形及双星形。同样三个单相电容器，采用三角形接线的容量为星形接线的容量的3倍，因此以往工厂中以三角形接法最为普遍。但另一方面，高压电容器三角形接法具有一定的安全隐患，因此国家规定新（扩）建高压电容器组不再采用三角形接线，对于有些低压三相并联电容器内部已接成三角形属正常接线方式。
3.3无功倒送问题。无功倒送势必造成配电网损耗的增加，加重输电线路的负担，对工厂采用固定电容器补偿的用户，负荷在低谷时往往产生无功倒送问题，对此可采用电容自动补偿装置或部分投入电容器。
3.4运行维护问题。若供电系统电压过低或功率因数过低时，则应投入并联电容器，值班员应在并联电容器组正常运行中对电压、电流及室温等进行定期检视其，并检查其外部是否有外壳膨胀及漏喷油等现象，有无放电声响或放电痕迹，接头是否存在发热现象，放电设备是否完好，指示灯是否指示正常等。若发生以下任一情况，即：电容器爆炸；套管闪络放电；接头严重过热；电容器严重喷油或燃烧；环境温度超过40℃；变配电所母线电压超过电容器额定电压的1.1倍等，必须立即切除电容器。
总之，工厂企业想要降低无功耗损，满足电力部门对电能质量的要求，必须从负荷的特性及电网的情况出发，结合自身实际特点确定无功补偿的方式。此外，在进行时无功补偿时要遵循一定的原则，即注意降损及调压结合，降损为重，注意总体与局部的平行关系，局部为重，注意电网与使用者的结合，注意分散补偿和集中补偿的结合，分散为重，以切实实现用电的经济、可靠及安全，为工厂生产服务。
参考文献
[1]王雨.工厂供电系统无功补偿问题研究[J].技术与市场，2011（06）.
[2]赵敬涛.试论无功补偿在工厂供电中的应用[J].北京电力高等专科学校学报，2012（03）.
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