工厂供电系统无功补偿应用分析

郭佩贤 张晶晶 柴辉波

摘要：在现代化工厂运行中，稳定的电力能源可降低生产风险，但在无功运行中可能使变电器受到损害。对此，本文对无功补偿技术原理进行分析，并以工厂供电系统为例，提出科学有效的无功补偿措施。力求通过采用静电电容器补偿、提高自然功率因数、有效抑制谐波、做好运行维护工作等方式，促进供电系统正常运行。

关键词：工厂生产；供电系统；无功补偿

引言：随着现代工业持续发展，大中型工厂中设备数量增加，且以电感性设备为主，导致生产中产生大量无功功率，对供电系统因数与电压质量产生较大不良影响，削弱了供电能力。对此，要想节约更多电能，提高系统供电质量，势必要发挥同步补偿器、静电电容器等作用，充分利用设备容量，促进输电能力提升，实现无功补偿，由此降低功率与电能上的消耗。

1无功补偿技术原理

在纯电阻、纯容性负载状态下，电流做功情况不尽相同，只有在纯电阻状态下才可使其顺利转化，因此经过纯容性负载时，被称为无功功率。但事实上，在电路运行中负载情况经常带有混合性质，有时存在电能未做功情况，此时功率较小，可通过无功补偿的方式促进电能利用率提升。在当前工厂运行中，感性负荷量较多，可采用公共功率进行补偿，利用补偿电容器、输配电系统等完成，以输配电系统为例，在设计期间便要综合分析有功与无功功率，但在无功运行中可能使变电器受到损害，降低系统运行效益。对此，应利用补偿电容器的方式补偿，由此获取更多经济效益。

2供电系统无功补偿的应用措施

2.1采用静电电容器补偿

此类电容器不但拥有超前电压容性电流特点，还可与电动机、变压器相结合，与滞后电压感性电流进行抵消。将电容器与用户端线路相连接，可在很多程度上降低前端电网产生的无功电流，此时便可实现无功补偿。在结构方面较为简便，且经济性强，可在供电系统中普及应用，具体措施如下。

1. 个别补偿。此种补偿方式为随机补偿，因电容器与电动机的引出端相连，且共用同一个开关设备。

2. 分组补偿。此种补偿是将电容器设置到车间变电室内，与配电室母线相连接，可由此提高电容器效率，降低设备总容量。同时，因低压保护装置的成本低廉，可实现自动控制，降低变压器中的无功功率，减少车间内主变视在功率，使主变选择容量较小功率，但却难以降低线路中的无功流动。对此，如若将分组型与个别型补偿方式结合起来，便可将配电箱设置在用电设备周围，增设一系列无功补偿设备，由此进一步提高补偿效果^[1]。

3. 集中补偿。此类补偿是在车间总降压变电所母线上安装电容器，一般将其安装在低压6—10kV母线段。此种方式具有运行效率高、方便快捷、利用率高等优势，但利用投切电容器装置与开关设备的成本较高，即便可在特定程度上安装此类装置，也只能在变电所现有能力下降低无功功率，确保电压质量提升。但却无法降低内部配电网中的无功功率。可见，从经济层面上看，集中补偿与前两种方式相比性价比较低。

2.2提高自然功率因数

通过对供电系统无功补偿开展大量实践研究可知，采用无功补偿可使设备功率因数得以提升，可采用以下几种措施。

1. 科学选择电动机。因在满载运行期间，可促进设备功率提升，这就要求在电动机选择时应对型号、规格与容量等综合分析，使其尽量处于满载运行状态。当前异步电动机形式、结构样式较多，且工厂环境与运行条件不尽相同。在电动机选择期间，更要注重各项指标与性能，尽量不要选取封闭式点击，且印工厂内电机负荷水平始终较低，因此优先选择小容量的电动机，由此提高自然功率因数。

2. 选择恰当的变压器。变压器所消耗的无功因数在整个系统中占比较多，大多是在25%左右，而变压器在空载条件运行时，无功功率占比80%左右，可见工厂应结合实际情况，对节能性、容量、设备台数与运行方式等综合分析，使功率因数得到有效改善，从而达到最优化目标。

3. 还可利用同步补偿器，从本质上看属于空运行的同步电机。当运行环境中工率因数为0.8—0.9时，即在过励磁运行情况下将会把无功功率传递给电力系统；在欠励磁运行过程中，可将无功功率从系统内提取出来。同时，因同步电机结构较为复杂，内部带有启控设备，为此类补偿器的后期维护带来较大不便。与静电电容器相比，该设备的投资量较大。但是，在大容量电动机中，此类补偿器的应用可使功率因数的提升效果较为显著，究其原因，主要因此类电机可长期处于低速、匀速状态下运行；但对于小容量的电机，此类补偿因经济性存在缺陷，因此不适宜投入到供电系统运行中。

2.3无功补偿要点

一方面，有效抑制谐波。电容器虽可抵抗谐波，但其副作用也会放大谐波，需要对其进行有效抑制，可采取以下措施。可将容易受到谐波侵害的补偿电容器与抑制电抗器串联起来；在母线段安装微电脑消谐装置；将滤波器接入换流装置内；促进供电电压、脉动数提升，降低低次谐波，并将多台变流器与母线相连。另一方面，做好运行维护工作。如若供电系统内电压或者功率因数过低，可安装并联电容器，技术人员在并联电容器运行期间，定期检查电压、电流与温度等指标，判断外壳是否存在喷油、漏油、膨胀等情况，是否出现放电、接头发热等情况。一旦发现异常应立刻切除电容器，并检查设备仪表指示器状态，在电容器切除后，应立刻通过放电回路放电

^[2]。

结论：综上所述，在工厂供电系统运行中，无功运行的存在不但会使电器设备损坏，还会增加安全事故发生概率，使工厂经济效益受损。对此，技术人员应结合厂内实际情况，采取多样化的措施进行无功补偿，通过采用静电电容器补偿、提高自然功率因数、有效抑制谐波、做好运行维护工作等方式，使无功功率与损耗逐渐减少，为提高电能质量、降低电能消耗提供更多助力。

参考文献：

[1]彭超尘.浅谈无功补偿及消谐装置在工厂供电系统中的应用[J].科技资讯,2019,000(030):121-121.

[2]何丽萍.工厂供电系统无功补偿问题研究[J].中国科技纵横,2019,000(010):157-157.