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淺談無(wú)功功率補(bǔ)償及電容器的運(yùn)行分析

更新時(shí)間:2021-02-04 點(diǎn)擊次數(shù): 1380次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:主要對(duì)無(wú)功功率的概念、電容器的補(bǔ)償方式、補(bǔ)償容量的計(jì)算等方面進(jìn)行了闡述,在此基礎(chǔ)上介紹了電容器運(yùn)行的注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞:電力電容器;補(bǔ)償方式 ;運(yùn)行
0 引言
  筆者從進(jìn)入?yún)魏厦簶I(yè)從事電工工作的那天起,就直被功率因數(shù)低、線損率高的老大難問(wèn)題所困擾。而在此之前,聽(tīng)說(shuō)已有許多同事由于無(wú)法長(zhǎng)期忍受功率因數(shù)低的罰款而紛紛申請(qǐng)調(diào)離了電工崗位。那時(shí),筆者對(duì)功率因數(shù)這個(gè)概念尚知之甚少,更不懂得如何才能提高功率因數(shù),當(dāng)時(shí)的電力主管部門(mén)也沒(méi)有對(duì)無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行深入細(xì)致的研究和探討,而是采取了對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行拉合閘的制度——每天派出專人,對(duì)生產(chǎn)工作面實(shí)行白天合閘、晚上拉閘,對(duì)外轉(zhuǎn)供用電實(shí)行白天拉閘、晚上合閘。就這樣,日復(fù)日,年復(fù)年,時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)年之久,非但沒(méi)有使功率因數(shù)提高,還影響了生產(chǎn)的正常秩序,影響了企業(yè)同周邊村民的關(guān)系,執(zhí)行拉合閘制度的員工更是苦不堪言。在此期間,也曾進(jìn)行過(guò)電容器組的集中補(bǔ)償,但由于線路過(guò)長(zhǎng)、負(fù)荷較散等方面的原因,對(duì)提高功率因數(shù)起得作用不大,~直沒(méi)能達(dá)No.9的標(biāo)準(zhǔn)。自從我公司于2009年進(jìn)行電網(wǎng)升壓改造、大量使用了成套的電力電容器補(bǔ)償裝置后,這局面才有了根本性的改變?;叵脒@經(jīng)歷,雖然覺(jué)得很無(wú)奈,但它卻反映了個(gè)時(shí)期由于技術(shù)條件和人員素質(zhì)方面的原因,給企業(yè)帶來(lái)不小損失的真實(shí)狀況,值得我們深深地進(jìn)行反思。下面,筆者將把我公司在無(wú)功功率補(bǔ)償方面進(jìn)行曲折探索的經(jīng)驗(yàn)得失,結(jié)合自己對(duì)無(wú)功補(bǔ)償相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)寫(xiě)下來(lái),以便能使我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦猩僮邚澛?,避免些不必要的損失,同時(shí)希望給同行提供個(gè)可借鑒的實(shí)例。
1 我公司早期在提高功率因數(shù)方面的做法
1.1拉合閘制度
  我公司的電源供給是楚雄州電力公司呂合變電站,電網(wǎng)電壓6kV,線路全長(zhǎng)4000多m,由于導(dǎo)線截面過(guò)細(xì),線損相當(dāng)嚴(yán)重;加之我公司是個(gè)有40多年歷史的老企業(yè),用電設(shè)備都是些淘汰的產(chǎn)品,功率因數(shù)低。這時(shí)期的電力技術(shù)人員沒(méi)有從這實(shí)際出發(fā),沒(méi)有從根本上找功率因數(shù)低的原因,而是盲目地采取了沒(méi)有科學(xué)依據(jù)的限電措施,不僅沒(méi)有使功率因數(shù)提高,每月照樣是大額的罰款,還要為此支付拉合閘人員的工資,還因?yàn)轭l繁的拉合閘而頻繁更換高壓開(kāi)關(guān),從而增加了用戶的負(fù)擔(dān)和管電人員的維護(hù)工作量,真可說(shuō)是得不償失。1.2電容器補(bǔ)償?shù)膰L試
  在堅(jiān)持拉合閘制度的同時(shí),也曾進(jìn)行過(guò)電容器補(bǔ)償?shù)挠幸鎳L試。主要方法是并聯(lián)電容器的個(gè)別補(bǔ)償和集中補(bǔ)償:(1)對(duì)3臺(tái)高壓電鏟和生產(chǎn)工作面的用電負(fù)荷進(jìn)行個(gè)別補(bǔ)償,分別在這些用電設(shè)備的負(fù)荷側(cè)并聯(lián)了電容器組進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。剛開(kāi)始投入運(yùn)行時(shí),功率因數(shù)有了定的提高,但運(yùn)行了年之后,這些設(shè)備就被淘汰了。主要原因是由于維護(hù)管理不善,加之生產(chǎn)工作面移動(dòng)性強(qiáng),振動(dòng)又大,粉塵污染嚴(yán)重,導(dǎo)致控制設(shè)備和電容器損壞嚴(yán)重。實(shí)踐證明此補(bǔ)償方式不可行,就只能放棄。(2)在6kV供電線路負(fù)荷較集中的地方安裝了電容器組進(jìn)行高壓補(bǔ)償。由于供電線路過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)線截面又普遍偏小,雖然這補(bǔ)償方式直持續(xù)到電網(wǎng)升壓改造之前,但線損依然很大,功率因數(shù)也直沒(méi)有達(dá)到0.9以上。
1.3自我總結(jié) 
  無(wú)功功率補(bǔ)償是門(mén)專業(yè)性較強(qiáng)的技術(shù),在進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)時(shí)須掌握無(wú)功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)知識(shí)和原理,并進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的論證和探討,不能隨意而為,更不能盲目地進(jìn)行。否則,不僅
影響企業(yè)的生產(chǎn)秩序,還會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不小的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面影響。 
2 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/strong>
  在電力系統(tǒng)中,除輸送有功功率外,還要輸送無(wú)功功率。用戶中絕大多數(shù)用電設(shè)備,如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、變壓器和電焊機(jī)等,它們都要從電網(wǎng)吸收大量無(wú)功電流來(lái)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。另外,如架空線路、各種感應(yīng)器具、儀表等也消耗部分無(wú)功功率。除發(fā)電機(jī)產(chǎn)生無(wú)功電源外,線路電容也產(chǎn)生部分電源,但這些電源往往不能滿足電網(wǎng)對(duì)無(wú)功功率的需要。無(wú)功功率不足會(huì)造成用電設(shè)備得不到充分利用,電能損耗增加,從而限制了線路的輸電能力。從另方面來(lái)說(shuō),無(wú)功功率不足將直接導(dǎo)致用戶功率因數(shù)降低,對(duì)于我公司來(lái)說(shuō),功率因數(shù)低于0.9時(shí),將被電力部門(mén)懲罰。因此,用補(bǔ)償辦法解決電網(wǎng)無(wú)功功率不足的問(wèn)題,是保證電力系統(tǒng)和設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施。
3 電力電容器的補(bǔ)償原理
  對(duì)于個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō),要提高全廠的功率因數(shù),常常采用在廠變電所配電線路上并聯(lián)電容器的方法。在電感性負(fù)載兩端并聯(lián)適當(dāng)容量的電容器后會(huì)使電源供給的總電流大大減少,它比負(fù)載上的電流還要小。這是因?yàn)殡娙葜返臒o(wú)功電流和電感支路的無(wú)功電流相位相反,即當(dāng)線圈中的磁場(chǎng)要消失而向電源送回電流時(shí),電容器恰好需要充電電流,因此線圈中的大部分無(wú)功電流就不用送回電源,而直接送給電容器便可。反之,當(dāng)電容器的電場(chǎng)要消失而要向電源送回電流時(shí),線圈正好需要無(wú)功電流建立磁場(chǎng),于是電容器的電流也就不用送回電源,直接送給線圈就行了。這樣來(lái),電源只要供給有功電流和少量的無(wú)功電流即可。這時(shí),線圈所取用的電流仍不變,線路上的總電流卻減少了。由于并聯(lián)了電容器,總電流與電壓間的相位差減小,于是功率因數(shù)得到了提高。
  采用并聯(lián)電容器的方法來(lái)補(bǔ)償無(wú)功功率,從而提高功率因數(shù),降低線損,改善電壓質(zhì)量,目前應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)前,并聯(lián)電容器都是現(xiàn)成的成套設(shè)備,運(yùn)輸、安裝、維護(hù)都很方便,在控制上采用的都是自動(dòng)控制,能適時(shí)根據(jù)用戶負(fù)載的變化而進(jìn)行投切,有效防止了欠補(bǔ)或過(guò)補(bǔ)現(xiàn)象的發(fā)生。
4電力電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)
(1)點(diǎn):無(wú)旋轉(zhuǎn)部件,不需專人維護(hù)管理,安裝簡(jiǎn)單;可以做到自動(dòng)投切,按需要增減補(bǔ)償量;有功功率損耗小等。
(2)缺點(diǎn):電力電容器電壓特性不好,電壓波動(dòng)對(duì)其影響較大;壽命短,損壞后不易修復(fù);補(bǔ)償電容器的運(yùn)行管理困難及電容器運(yùn)行的問(wèn)題未受到重視等。不管怎樣,并聯(lián)電容器的點(diǎn)是主要的,其正被廣泛用來(lái)提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。
5電容器的補(bǔ)償方式所謂補(bǔ)償方式
  就是電容器裝在何處補(bǔ)償效果好。為了保證電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和用戶正常用電,先要從減少無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)著手。因此,無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t就是就地供應(yīng),盡量做到電網(wǎng)少送無(wú)功負(fù)荷。為此在用戶端安裝電容器,就地滿足用戶對(duì)無(wú)功功率的需要。我公司2009年進(jìn)行電網(wǎng)升壓改造時(shí),把無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題作為重中之重。特別是在選擇補(bǔ)償方式上,更是進(jìn)行了反復(fù)的論證和探討,在總結(jié)前期經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我公司用電負(fù)荷的分布情況,采取了高壓集中補(bǔ)償和個(gè)別補(bǔ)償相結(jié)合的補(bǔ)償方式。
5.1高壓集中補(bǔ)償
  我公司采場(chǎng)的電源由臺(tái)固定式的1250kVA變壓器提供,電壓6kV,采用架空線路分配到各個(gè)高壓用電設(shè)備。將電容器裝在采場(chǎng)電源的6kV母線上,電容器的利用率得到了提高,減少了電力架空線路及用戶主變壓器的無(wú)功負(fù)荷。加之采場(chǎng)內(nèi)的用電設(shè)備移動(dòng)性較強(qiáng),用電環(huán)境粉塵、振動(dòng)較大,采用集中補(bǔ)償是種比較科學(xué)、合理的補(bǔ)償方式。
5.2個(gè)別補(bǔ)償
  個(gè)別補(bǔ)償是在電網(wǎng)末端負(fù)荷處補(bǔ)償,可以減少線路損耗,節(jié)省有色金屬消耗量。對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的個(gè)別補(bǔ)償是以空載時(shí)補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)接近1為準(zhǔn)。個(gè)別補(bǔ)償利用率低,易受環(huán)境條件的影響,適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定負(fù)荷且需無(wú)功功率較大的負(fù)載。我公司對(duì)上下生活區(qū)臺(tái)變及線路末端的各個(gè)抽水站進(jìn)行的就是個(gè)別補(bǔ)償。
  我公司采用以上無(wú)功功率補(bǔ)償措施后,運(yùn)行效果相當(dāng)明顯,每月的功率因數(shù)都達(dá)到了0.9以上。
6電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算
7 電力電容器的運(yùn)行 
(1)允許運(yùn)行電流:電容器應(yīng)在額定電流下運(yùn)行,由于運(yùn)行電壓升高或電源電壓的畸變,使電容器的電流增加時(shí),不得高于其額定電流的l_3倍。對(duì)于電容值具有正偏差的電容器,過(guò)電流允許達(dá)到額定電流的1.37倍。
(2)允許運(yùn)行電壓:電容器的壽命會(huì)隨電壓的升高而縮短,因此須嚴(yán)格控制電容器的運(yùn)行電壓。電容器的額定電壓應(yīng)不低于所接入的系統(tǒng)的運(yùn)行電壓,并且還要考慮接入電容器后所引起的電壓升高。為降低諧波及其他影響而接入串聯(lián)電抗器時(shí)電容器端子上電壓將高于系統(tǒng)運(yùn)行電壓,此時(shí)有必要選用額定電壓較高的電容器,具體如表1所示。
表1  電力電容器的過(guò)電壓標(biāo)準(zhǔn)
(3)合閘問(wèn)題:電容器組切除后,須經(jīng)過(guò)3min后方能再次合閘。規(guī)程之所以這樣規(guī)定,是因?yàn)檫x擇放電電阻是按30S內(nèi)、電容器端電壓小于65v,在3min內(nèi)電荷般是能放盡的。
(4)運(yùn)行電容器的外觀應(yīng)每天進(jìn)行檢查,如發(fā)現(xiàn)箱殼鼓肚變形、發(fā)熱冒煙等異?,F(xiàn)象,應(yīng)停止使用,以免發(fā)生事故。
(5)電容器在運(yùn)行過(guò)程中旦出現(xiàn)報(bào)警、保護(hù)裝置動(dòng)作等情況,應(yīng)查明原因,在未查明原因前,不得重新投入運(yùn)行。
8安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
8.1產(chǎn)品概述
  AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元,晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路,線路保護(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護(hù)方便,使用壽命長(zhǎng),可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/div>
  AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路,自動(dòng)尋找投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)過(guò)投切,具有過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能。
8.2產(chǎn)品選型
AZC系列智能電容器選型:
AZCL系列智能電容器選型:
 
8.3產(chǎn)品實(shí)物展示
 
AZC系列智能電容模塊       AZCL系列智能電容模塊
 
安科瑞無(wú)功補(bǔ)償裝置智能電容方案
9結(jié)束語(yǔ)
  隨著企業(yè)的不斷發(fā)展,電力負(fù)荷只會(huì)不斷增加。要使電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,提高供電質(zhì)量,就要求我們電力技術(shù)人員要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、絲不茍的工作作風(fēng),本著為社會(huì)服務(wù)、對(duì)企業(yè)負(fù)責(zé)的態(tài)度,不斷加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),掌握更多的新技術(shù)和新工藝,從而為企業(yè)的節(jié)能降耗做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn) 
[1]勞動(dòng)部培訓(xùn)司.電力系統(tǒng)及運(yùn)行[M].北京:勞動(dòng)人事出版社,1988.
[2]萬(wàn)世紅.無(wú)功功率補(bǔ)償及電容器的運(yùn)行分析.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.
 
 
作者簡(jiǎn)介:
劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用

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