浅析工厂供配电系统无功补偿的益处

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　　【摘 要】在工业生产中，用电量是非常大的，为了能够安全、顺利的进行工业生产，就需要对工厂的供配电系统进行无功补偿，从而能够达到用电的安全以及节能节电的目的。
　　【关键词】工业生产；供配电系统；无功补偿
　　引言：
　　随着工业企业按照国家“发展循环经济，节能减排”的基本国策，贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型，环境友好型企业，近年来大规模的进行节能技术改造，以降低企业的综合能耗，促进企业的可持续发展。在这个过程中，越来越多的节能降耗无功补偿技术在企业中应用，大大降低了企业的运行成本并提升了企业经济效益。
　　1、工厂供配电系统概述
　　所谓工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。通过工厂供配电系统，将电力系统的电能进行适当的降压，然后根据各个车间或厂房的供电需求进行合理分配。随着社会生产发展的需要，供配电系统的发展也呈现一种新趋势。目前，随着城市化的发展，大中型城市的用电需求也越来越多，然而大型城市的配电通常存在着配电距离过长的问题，这时一般采用提高供电电压的方式来解决。同时，为了提高工业企业以及一些大型用电设备的输电能力，也常常采用提高电压的方式，从而达到使输电距离增加的目的。此外，为了使供电的可靠性得以提高，可以适当减少变压器的数量，进而对配电系统进行简化。
　　2、无功补偿的原理
　　将具有感性功率和具有容性功率负荷的装置连接在一个电路中，如果容性负荷释放能量时，感性负荷就会吸收能量；反之，如果感性负荷释放能量时，容性负荷就会吸收能量，能量会在感性负荷和容性负荷之间交换，通过能量在两种负荷的交换，容性负荷输出的无功功率就可以补偿感性负荷吸收的无功功率。因此，应当采取有效的办法，提高工厂供电系统功率因数，降低电能损耗和功率损耗，以实现提高供电质量且节约电能的目的，而无功补偿就是提高其功率因数的理想途径。
　　3、工厂供配电设计要点
　　3.1负荷计算
　　在计算总降压变电所的负荷时，需要根据车间负荷来进行计算，因为车间变电所变压器存在功率损耗，所以，计算总降压变电所的负荷需要考虑到这部分损耗，进而得出全厂总降压变电所高压侧计算负荷以及总功率因数。此外，还要将负荷计算表详细的列出，清楚明晰地表达计算成果。
　　3.2总降压变电所位置的选取，需要把电源进线方向列为考虑因素，进行合理选择。主变压器台数和容量的确定，需要参考土建和工艺方面专家的意见，以全厂计算负荷为依据，满足工厂将来扩建和备用的需要。
　　3.3工厂总降压变电所主结线的设计和安装，要确保其安全性和可靠性，安装简单方便，具有灵活性和经济性。此外，还要充分考虑到将来维修的可操作性和方便性。
　　3.4厂区高压配电系统的设计，首先要满足技术条件，还要考虑经济合理性，根据厂内负荷的实际情况，综合考虑各种因素，如负荷布局、总降压变电所的位置等，进而对厂区配电电压进行确定。可以制订出几种高压配电网布置方案，从中选择最优方案。
　　3.5改善功率因数装置设计总降压变电所的功率因数可以通过计算负荷而获得，为了达到供电部门要求的数值，还要进行无功率的补偿，其数值可以通过查表后计算得出。此外，利用大型同步电动机，也可以对功率因数进行改善，其原理是大型同步电动机可以对励磁电流进行控制，从而提供无功功率。
　　4、工厂配电系统无功补偿的益处
　　无功补偿的好处：（1）无功补偿有助于提高供电系统电能的质量。倘若在电网中合理地安置无功补偿设备，供电电压的质量会得以提高，而且越在线路的末端安装无功补偿设备，其效果就越好，这是因为：负荷（P+JQ）电压损失ΔU=（PR+QX）/U，其中U是线路额定电压，P是输送的有功功率，R是线路电阻，Q是输送的无功功率，X是线路电抗。（2）有助于降低电能的损耗。使用无功补偿这种方法的主要目的是降低电能的损耗，若输送的有功功率P是固定不变的，安装无功补偿设备就可以使功率因数从cosφ1升高到cosφ2，而且P=UIcosφ，负荷电流I和cosφ成反比关系，又因为P=I2R，线路的有功损失就会和电流的平方成正比关系。随着cosφ值不断变大，负荷电流会降低，进而使得有功损耗降低。因为无功补偿的功率因数升高，变压器的供电能力得以提高，电动机的负载率随之提高，从而它在电网中需要的供电能力要求就会降低。（3）有助于节约工厂的电费开支，提高功率因数对工厂电费的经济效益具有较大影响，若规定的数值高于功率因数，电费就会成比例地增加。
　　5、无功功率提高供电系统功率因数的具体方法
　　无功补偿的方式有两种，即用静电电容器作无功补偿和用同步补偿器作无功补偿。因为同步补偿器的结构较为复杂，后期维护所需要的费用相对较大，所以，在工厂中往往会采用静电电容器作无功补偿，而静电电容器无功补偿涉及到高压集中补偿、低压分组补偿和就地补偿3种。其中，高压集中补偿具体指在输出线路的母线上安装电容器，通过这样的方式提高供电系统电能的质量，然而，其所需要的投资费用较大，而且无法降低工厂内部的无功功率。低压分组补偿是指在低压配电线路的前端安装电容，此类方式可以显著提高电容的利用率。另外，该低压分组补偿较为方便，在工业中得到了尤为广泛的应用。就地补偿指的是在电机附近安装电容器，与触点共用一份开关，进而实现同时进行与结束的目的，因此该补偿方式也被称为随机补偿方式，被应用于功率大和低压网络的电机中。功率因数从cosφ1升高到cosφ2，电容器的补偿容量就变为：Qc=Pav（taφ1-taφ2），其中Pa是最大有功计算负荷，taφ1，taφ2是补偿前、后功率因数角的正切值。在已知总补偿容量Qc后，可以依据选择的并联电容器的单只容量来分析并联电容器的个数。
　　6、供配电系统中无功补偿方案类型
　　6.1低压集中补偿方式。低压集中补偿作为另外的一种补偿方式，被应用在380V侧的变压器当中。对该补偿方式，其通常采用微控的低压并联电容器，其容量通常在几十到几百不等，主要是根据线路的复核波动对其进行动态的跟踪补偿。而其原理则是通过改变用户的功率因素，从而实现对无功的平衡，以此达到对配电网或者是变电站的损耗。但这种补偿方式通常应用在专用的变用户方面。
　　6.2变电站集中补偿方式。所谓的集中补偿，是指根据其装置则主要同步调相机、并联电容器、静止补偿器等，这些装置通过对功率因数的改变，从而达到电压的平衡。因此，为更好的实现对变电站在电压方面的控制，一般采用无功补偿的装置并结合有载的抽头来对其进行调节。如现阶段设计的新型的被应用在变电站的以一种无功微机控制的装置，在保证无功最佳补偿的同时，通过有载的变压器分接头可使得对其调节的次数与传统的装置相比要减少大约1/3，线损降低大概20%左右。
　　6.3用户终端分散补偿方式。我国广大的城镇地区，其低压用户的数量比较多，对无功的补偿需求也通常比较大，因此，在电网运行中，直接对用户终端进行无功补偿，成为当前对配电网降损的主要方式。而结合《供电系统设计规范》（GB50052-1995），对容量比较大，负荷比较平稳的且经常进行使用的设备采取单独补偿的方式。因此，对实际中的厂矿中的发电机，采用随机补偿的方式；而针对小区的用户，则采用现阶段比较新型的低压终端无功补偿。该装置的特点是智能化控制，同时体积小和容易安装。而和上述的补偿方式相比，其具有线损率低，通常可达到止损20%；其次是通过减小损失，改善电气设备使用寿命；再次则是通过释放能量，提高整个线路的供电的能力。
　　结束语
　　总而言之，衡量企业经营效益中一项指标是其功率因数的高低，所以，工厂要想其自然功率因数有所提高，还应当利用无功补偿的方法来解决问题，以提高有功输出能力和输电能力，降低电能损耗和功率损耗，从而实现节约电能的最终目的。
　　参考文献：
　　[1]刘火红，陆吉利，李权辉，左文瑞.供配电系统无功补偿方案的选择[J].自动化应用，2014，03：89-91.
　　[2]周永然.工厂供配电无功补偿的意义[J].科技与企业，2012，20：148+150.
　　[3]车成立.低压配电系统无功补偿柜的设计[J].鸡西大学学报，2011，04：63-64.
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