关于工厂无功补偿方式的的探讨

摘要: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，必须从实际出发，结合自身特征确定无功补偿的方式。并且在进行元功补偿时要注意降损及调压结合，注意总体与局部的平行关系，注意分散补偿和集中补偿的结合，从而切实提高工程用电的经济、可靠及安全，保障工厂的顺利生产。基于此，本文阐述了无功补偿原理以及工厂无功补偿的主要方式，对工厂无功补偿方式的现状及其优化

1.无功补偿原理的分析

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。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，一般可采用以下途径:一是由输配电系统提供，输配电系统在设计时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，有利于提高经济效益。

2.工厂无功补偿的主要方式分析

2.1使用电力电容器的无功补偿方式。具体包括:(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)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:第一、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09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。第二、要选择适当的补偿电容器容量，尽量避免过补偿。第三、必须购买合格产品。(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6-1OKV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同步补偿器的无功补偿方式。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。具体表现为:(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)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.工厂无功补偿方式的现状及其优化

3.1工厂无功补偿方式的现状分析。厂无功补偿的集中或者分散补偿只是相对概念，就工厂而言，低压配电室进行的补偿属于集中，但是相对电网而言，只是分散的。集中补偿的优势表现为:方便管理、有相对高的利用率;可以很好降低配电的消耗和负荷以及提升电压质量。

同时工厂无功集中补偿也存在诸多缺陷，具体表现为:(1)无法将低压网络内的无功功率和电能消耗进行降低，极大地损耗了线路，根据相关电平衡数据，工厂有电感性负载，一般情况下工厂的自然功率因数约为0.75，最高约为0.95，对低压网络来说起不到任何作用。集中补偿只是将及时降低了部分无功功率。受益的只有输出端M点前配电变和电网其后依然存在较大的线路损耗。现阶段大多数工厂采用的方式就是这种方式，这也就造成整个低压网络的巨大线路压力。而采取就地补偿方式，有功消耗随着电源距离的加大而减少。按照每年8000h的运行时间计算，采用就地补偿每千瓦能够年节电量在20～480kw/h。(3)实施集中补偿对于工厂的运行来说会产生一定的消极影响，有碍于其正常的运行。因为集中补偿无法有效降低厂内低压系统的无功功率以及电能损耗，使得变压器出现超载的现象，严重的情况会发生毁坏，部分线路因为所负荷的电流太大会出现跳闸等情况，形成一些安全隐患。(4)单纯的实施集中补偿会对新工程项目前期投资以及运营造成一定的成本负担。实施就地补偿可以有效减低变压器容量，减少量大约为30%(4)从经济运行方面来说，集中补偿方式对于工厂功率因数并不能起到积极作用，无法使其保持最佳状态。大部分工厂其功率因数是不固定的，而是跟随有功负荷不断发生着变化，通常情况下不是在重负荷的情况下出现欠补偿就是在轻负荷时补偿过多。

3.2工程无功补偿方式的优化。对集中补偿进行改造，实施就地补偿，辅之以车间补偿，同时配电房集中补偿来对工厂的无功进行平衡进而实施多级补偿有机结合。并且积极推行就地补偿方式，尤其是重点的用电企业以及耗电量巨大的工厂。具体的实施步骤:首先对各企业工厂进行测试，掌握企业改造线路的具体情况，以及线路中涉及到的电动机相关系数，比如功率因数以及无功用用量;然后计算工厂节电效益，并根据效益回收情况进行电动机以及线路的改造，可以最先实施收效显著的改造计划;其次充分了解企业的具体的运行状况，并根据实际状况决定实施就地补偿时，单台电动机的功率，根据具体情况决定是否采取分级补偿，就地补偿和集中补偿有机结合二级补偿方式，亦或是采取就地车间再结合集中补偿的三级补偿模式，无论那种情况下，实施补偿的电动机要是有补偿条件的，最大限度的采用就地补偿以实现无功率的平衡;其次，如果车间的用电设备相对集中同时功率相对较低，那么可以在此动力配电屏旁边实施就地无功补偿，但要注意的是，必须做好电容器投退的管理。再次在实施过程中还要注意观察配电房，观察功率因数，及时对补偿容量进行调整。

结束语

综上所述，工厂用电设备繁多，在生产运行中消耗大量的无功功率，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，需要运用合理的无功补偿方式，提高系统中各相关功率因数，充分利用设备的容量，从而减少功率损耗和电能损耗。

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)

[3]宋舜波智能低压无功补偿系统的设计[D].杭州电子科技大学，2013