龔永波
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：化工企業(yè)用電設(shè)備功率大、耗能高，并隨著各項擴(kuò)產(chǎn)、技改等活動的開展，導(dǎo)致用電設(shè)備增多、負(fù)荷量不斷加大以及負(fù)荷的性質(zhì)也發(fā)生變化，再加上線損及變壓囂損耗等因素。整個企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)也隨之下降。
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)；無功補償；經(jīng)濟(jì)效益；集中補償；分組補償
0背景
某氯堿集團(tuán)用電電源取自110KV東郊變電所和35KV螺絲崗交電所，經(jīng)集團(tuán)公司主變電所11萬主變和4萬主變共同為公司各生產(chǎn)分公司供電。集團(tuán)公司二級供電均為10KY/6KV線路經(jīng)二級變壓器轉(zhuǎn)化為380V/220V供生產(chǎn)照明使用。根據(jù)公司所在地電力局相關(guān)規(guī)定，對于公司用電費用的結(jié)算采用以功率因素為結(jié)算依據(jù)，并以0.9為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)陀?.9時，按每低于0.01，增收電費總額的0.5%，當(dāng)高于0.9時，按每高于0.01，減收電費總額的0.15%。由于公司建成于上世紀(jì)50年代，經(jīng)過多次擴(kuò)容、改造，但功率因數(shù)一直較低，企業(yè)每年用電總量達(dá)到2~3億度，由此可見采取無功補償?shù)闹匾浴Ｔ谀壳皩嵺`中多采取并聯(lián)電容器的電容補償方式，安裝補償電容器有如下好處:(1)節(jié)能，減少損及；(2)減少供電路及變壓器內(nèi)的電壓降;(3)加變和供電路等電氣設(shè)備的電流備用量。
1無功補償?shù)闹饕愋?/strong>
無功補償可以改善電壓質(zhì)量，提高功率因數(shù)，是電網(wǎng)采用的節(jié)能措施之配電網(wǎng)中常用的無功補償方式有就地補償、分散補償、集中補償?shù)确绞剑硗饽承﹫龊闲韪鶕?jù)要求進(jìn)行調(diào)容補償。
(1)集中補償。
變電站內(nèi)的無功補償，主要是補償主變對無功容的需求，結(jié)合考慮供電壓區(qū)內(nèi)的無功潮流及配電線路和用戶的無功補償水平來確定無功補償容量。35KV變電站一般按主變?nèi)萘康?0%-15%來確定:110KV變電站可按15%-20%來確定。氯堿集團(tuán)的集中補償主要是對總變電所分出的9條10KV/6KV供電線路進(jìn)行補償。
- 分組補償與自動調(diào)容。
當(dāng)各用戶終端距主變較遠(yuǎn)時，宜在供電末端裝設(shè)分組補償裝置，結(jié)合用戶端的低壓補償，可以使線損大大降低，同時可以兼顧提升末端電壓的作用。分組補償通常在深入到生產(chǎn)現(xiàn)場的變壓器母線出線側(cè)進(jìn)行補償，又稱“隨器補償”。氯堿集團(tuán)各分廠約有17個二級變電所及40多個配電室，分布零散、數(shù)量眾多，因此補償?shù)囊饬x也非常重大。經(jīng)過數(shù)年的改造，現(xiàn)已對大部分變電所低壓母線側(cè)進(jìn)行了分組補償。考慮到實際生產(chǎn)時負(fù)荷時不斷變化的，因此在電容補償柜上采用了自動補償控制器以實現(xiàn)自動調(diào)容。
以氯堿集團(tuán)電化分廠氯變電所為例，氯變電所主要為處理工段生產(chǎn)供電，由一臺容量2500KVA變壓器將集團(tuán)公司主變10KV6#線，氯氫處理工段實際用電總負(fù)荷量約為2400KW，因此在低壓母線側(cè)，我們安裝兩臺無功補償控制柜，每臺包含6組自愈式低壓并聯(lián)電容(型號為BSMJ04-20-3，額定電容:398.00uF，額定電壓:04KV，額定電流:28.9A)，無功功率柜自身裝備自動補償控制器，具備自動投切功能，能根據(jù)實時負(fù)荷量自動增減補償電容的投用數(shù)量。
- 就地補償。
對于大型電機或者大功率用電設(shè)備宜裝設(shè)就地補償裝置。就地補償又稱“隨機《電動機)補償”，就地補償是經(jīng)濟(jì)、簡單以及見效的補償方式。在就地補償方式中，把電容器直接接在用電設(shè)備上，中間只加申熔斷器保護(hù)，用電設(shè)備投入時電容器跟著一起投入，切除時一塊切除，實現(xiàn)了很方便的無功自動補償，切除時用電設(shè)備的線圈就是電容器的放電線圈。
2償量計算
2.1用諾模圖求各低配的補償容量。
根據(jù)補償前后的功率因素cos1和cos中2在左右兩座標(biāo)軸上取其相應(yīng)的兩點，兩點連線與系數(shù)K的座標(biāo)軸相交于第三點，此點為系數(shù)K的數(shù)值，補償容量Qc=K*Ppj。
2.2變器補償。
我們可以根據(jù)《工與民用配電設(shè)計手冊》提供的公式對補償量進(jìn)行計算。
2.3就地補償。
就地補償容量的選擇可按電動機所帶機械負(fù)荷軸慣性的大小分別確定。
(1)電動機所帶機械負(fù)性小時(如風(fēng)機一)，償容應(yīng)按不超過電機空載無功負(fù)荷選擇
(2)電動機所帶機械負(fù)軸性較大時(如用水等)，補償容量可按大于電機空載無功負(fù)荷Qo，在空載與負(fù)載額定無功負(fù)荷Qe之間選擇，即Qo<Qc<Qe0式中Q0=1.73UeIo，173UIssin中e，I為電機的額定電流，sin中為電機上的額定功率因數(shù)角的正弦值。
在實際應(yīng)用時因考慮到可采用無功功率自動補償控制器進(jìn)行自動補償因此補償電容容量應(yīng)略大于實際需求補償量，或者留有一定裕量，以備擴(kuò)容之需。
3無功補償方案的經(jīng)濟(jì)分析
2009年度氯堿集團(tuán)總共用電量為266X10萬度，按照合肥市工業(yè)用電平均價格0.6元/度計算，則：
(1)補償前功率因為0.87，每年多收電費(僅以目前實際計算，尚未考慮今后增加的用電量)，2.66X104萬度X06元X1.5%=239.4萬元;(2)低配補償?shù)?.98，1.0，總進(jìn)線補償后功率因素為0.92，0.93時，每年減收電費(僅以目前實際計算，尚未考今后增加的用電)，266X104萬度X0.6元X0.3%=47.88萬元，2.66X104萬度X0.6元X045%=71.82萬元。
4 安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型
(1)DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時間短，全數(shù)字控制算法，運行穩(wěn)定；
(2)一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進(jìn)行全補償或特定次諧波進(jìn)行補償；
(3)具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；
(4)模塊化設(shè)計，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；
(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；
(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；
(7)多機并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級；
4.2型號說明
4.3尺寸說明
4.4產(chǎn)品實物展示
ANAPF有源濾波器
5 安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型
5.1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)量的新一代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機械式接觸器、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無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?
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、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動尋找適宜投入（切除）點，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。
5.2型號說明
AZC系列智能電容器選型：
AZCL系列智能電容器選型：
5.3產(chǎn)品實物展示
AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊
安科瑞無功補償裝置智能電容方案
6結(jié)束語
由上文分析可見，采用無功補償方式提高企業(yè)電網(wǎng)功率因數(shù)，成本低投資回收速度快，具有非常強的經(jīng)濟(jì)效益，因此值得大力推廣。但是在無功補償過程中，應(yīng)該對電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)補償特點有所了解，這樣才能分清主次，使補償效果更佳。
另外，還要根據(jù)負(fù)荷的特征來判定究竟需要采取何種補償方式。常見的負(fù)荷特征劃分為;三相平衡靜態(tài)負(fù)荷、三相不平衡靜態(tài)負(fù)、三相平衡頻第變化負(fù)荷和三相不平衡頻繁變化負(fù)荷，在實際應(yīng)用中應(yīng)針對不同的特性來選擇三相共補、分相補償以及混合補償?shù)姆绞健＿€有常見的情況就是在電容回路中串聯(lián)6%或12%非調(diào)諧濾波電抗用于破壞電容與系統(tǒng)的并聯(lián)諧振，部分吸收系統(tǒng)中的3、57次及上，從而使補償更加面合
參考文獻(xiàn):
- 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院組編，工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊《第三版)，北京:中國電力出版，2005.
- 孔令杰.淺談無功補償在化工企業(yè)的應(yīng)用[J].硅谷,2010(23):151.
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版
作者簡介：
龔永波，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機：18702101301 QQ:2881392115