安(ān)科(kē)瑞 鮑靜君(jūn)

　　摘要(yào)
：
：通過(guò)分(fēn)析某石(shí)化企業(yè)新(xīn)上(shàng)電(diàn)容(róng)器進行無功補償的經(jīng)濟性(xìng)
，表明電容(róng)器無功(gōng)補(bǔ)償(cháng)裝(zhuāng)置(zhì)可(kě)調整係統進綫(xiàn)下網功率(shuài)因數
，達到很好(hǎo)功率(shuài)因數
，進(jìn)而(ér)實(shí)現挖掘發電設(shè)備潛(qián)力(lì)
，做(zuò)到節(jié)能降(jiàng)耗
，充(chōng)分提高企業的(dí)經濟效益(yì)。

　　關鍵(jiàn)詞
：無功功率補償；功(gōng)率(shuài)因(yīn)數；經濟(jì)效(xiào)益(yì)

　　該企業(yè)動力(lì)生(shēng)產(chǎn)管(guǎn)理(lǐ)部(bù)新(xīn)上電(diàn)容器(qì)補(bǔ)償(cháng)裝置投入前
，35KV係(xì)統無功來源有(yǒu)兩個
，一(yī)是取自(zì)吉利(lì)變(biàn)電站(zhàn)110KV
，即(jí)總進(jìn)綫係統無功
，二是(shì)靠(kào)三台發(fā)電機組(zǔ)多發無功功(gōng)率。目(mù)前(qián)
，35kV係(xì)統(tǒng)總無(wú)功負荷約(yuē)27MVAR
，當吉(jí)利變(biàn)電站出(chū)現故障(zhàng)或動力部(bù)的發電機事故(gù)解(jiě)列時(shí)都(dū)會導(dǎo)致(zhì)35kV係(xì)統(tǒng)無(wú)功嚴(yán)重缺乏
，末(mò)端壓降(jiàng)大
，係統損耗大
，無法正(zhèng)常(cháng)啟動大(dà)型(xíng)電動設備(bèi)
，對生產造成較大影(yǐng)響。

　　動力部作(zuò)為企業供(gōng)電(diàn)的總站(zhàn)
，35KV主網係統的經(jīng)濟和(hé)運行日益受(shòu)到重視。降低網損
，提(tí)高電力係(xì)統發電(diàn)，輸電(diàn)效(xiào)率和(hé)電力(lì)係統運行的經(jīng)濟性是我廠麵臨的實際(jì)問題(tí)
，也是我廠(chǎng)減(jiǎn)少(shǎo)電(diàn)力能耗的主要(yào)方向之一(yī)。因此
，在35KV係(xì)統(tǒng)中(zhōng)根據實(shí)際(jì)情(qíng)況采用無功補償裝置
，提高功率(shuài)因數
，降低網(wǎng)損
，提(tí)高電能質量(liáng)和提(tí)高電力係統(tǒng)運行(háng)的穩定(dìng)性具(jù)有重要(yào)意義。

　　1無(wú)功補償概述(shù)

　　電力(lì)係統無功補償(cháng)裝(zhuāng)置大多是(shì)針對某個節點進行(háng)無(wú)功(gōng)補(bǔ)償。這是因(yīn)為(wéi)無功(gōng)的(dí)產(chǎn)生(shēng)不消(xiāo)耗(hào)電(diàn)能
，但是無功(gōng)功率沿電力網傳(chuán)送卻能(néng)引(yǐn)起電壓損耗(hào)和(hé)功(gōng)率(shuài)損耗(hào)。傳(chuán)統(tǒng)的無功補償裝置主要為(wéi)同步調(tiáo)相機和(hé)並聯電容器。這兩者相比(bǐ)
，並聯電容器(qì)是(shì)無(wú)功補償領(lǐng)域(yù)中(zhōng)應用廣(guǎng)泛的(dí)補償裝置
，它(tā)具(jù)有補(bǔ)償(cháng)簡單經(jīng)濟，靈活方(fāng)便和應(yīng)用範(fàn)圍廣等優點
，而(ér)電容(róng)補償(cháng)主要(yào)補(bǔ)償固定(dìng)的無功(gōng)
，如果采用電容(róng)分組(zǔ)投切(qiē)能夠更好地(dì)適應(yīng)負(fù)荷無功(gōng)的動(dòng)態變(biàn)化
，這是一種有級無功調(tiáo)節。

　　因此
，通過(guò)電容(róng)器(qì)補償(cháng)無功功率(shuài)
，可以提(tí)高(gāo)係統運行電壓(yā)
，提高用戶處的電(diàn)壓質量
，改(gǎi)變電力網(wǎng)的無(wú)功潮流分布
，減少網(wǎng)絡中的功(gōng)率損耗(hào)和(hé)電壓(yā)損(sǔn)耗(hào)

　　2 電(diàn)容器補償原理(lǐ)及(jí)意義(yì)

　　該企業的(dí)用電負荷多為電力變(biàn)壓(yā)器，輸(shū)電(diàn)綫路電感和(hé)下(xià)級裝(zhuāng)置的各電壓等級(jí)電動機(jī)
，這些(xiē)大(dà)部(bù)分(fēn)屬於(yú)感(gǎn)性負載
，在運行過程中(zhōng)需(xū)向(xiàng)這(zhè)些設(shè)備(bèi)提(tí)供(gōng)相(xiāng)應(yīng)的無功功(gōng)率。感性(xìng)負荷造成電網功率因(yīn)數(shù)低(dī)
，增(zēng)加電網能耗(hào)
，影(yǐng)響(xiǎng)發(fā)電機的輸出有(yǒu)功功(gōng)率及影(yǐng)響變電，輸電(diàn)的(dí)供電能力(lì)
，還增(zēng)加(jiā)了輸電(diàn)綫路的(dí)電壓降等(děng)。所以對電網進行(háng)無(wú)功功率補償是(shì)該企業的重(zhòng)要工(gōng)作。

　　該企業電力係統中(zhōng)無功電(diàn)源(yuán)主要來自(zì)3台發(fā)電(diàn)機，110KV外網(wǎng)係統(tǒng)
，單靠發(fā)電(diàn)機(jī)，外綫路是不(bù)能滿(mǎn)足(zú)係統(tǒng)對無功電(diàn)力的(dí)需求。一(yī)是外電網響應(yīng)慢
，二是動力部3台發(fā)電機為保證110KV綫路功率因數
，都運(yùn)行在高(gāo)無功功率狀(zhuàng)態(tài)
，事(shì)故情況(kuàng)下(xià)補(bǔ)償裕(yù)度(dù)非常有限
，因此通(tōng)過新上(shàng)電容器組進行無功補(bǔ)償(cháng)是(shì)很好的選(xuǎn)擇。

　　根據(jù)電(diàn)路原理(lǐ)
，電(diàn)流(liú)在(zài)電感(gǎn)元件中作功(gōng)時
，電(diàn)流滯後(hòu)於(yú)電壓90o。而電流(liú)在(zài)電(diàn)容(róng)元件(jiàn)中作功時(shí)
，電壓滯後於電流90o。在(zài)同(tóng)一(yī)電路中(zhōng)
，電感電(diàn)流(liú)與電容(róng)電流方向相(xiāng)反(fǎn)
，互差180o
，兩(liǎng)者的(dí)電流相互(hù)抵(dǐ)消
，使電(diàn)流(liú)的矢量(liáng)與電(diàn)壓矢量(liáng)之間(jiān)的夾(jiā)角縮(suō)小(xiǎo)。感性(xìng)負荷的(dí)有(yǒu)功電(diàn)流(liú)IH與電壓U同相位
，假設(shè)電感(gǎn)和電容的(dí)合(hé)成電(diàn)流(liú)為(wéi)I1
，無(wú)功(gōng)功(gōng)率為(wéi)Q1
，功率因數cosφ1
，各(gè)相(xiāng)量的相位關(guān)係(xì)如下圖。

圖1 感(gǎn)性(xìng)負荷(hé)並(bìng)聯(lián)電(diàn)容器前後(hòu)各向量(liáng)相位圖

　　由圖1可得
，在電感兩(liǎng)端(duān)並(bìng)聯(lián)電容器(qì)後
，電壓(yā)滯後(hòu)於(yú)容性無功電(diàn)流IC為90°(其(qí)無(wú)功(gōng)功率為(wéi)QC)
，總無(wú)功電(diàn)流(liú)I'L=IL+IC。因為(wéi)IL與IC相位相反
，故IL減(jiǎn)小到(dào)I'L
，而IH與(yǔ)IL的(dí)合成電(diàn)流I2小於電容器補償(cháng)前(qián)I1的值
，功率因數也由(yóu)cosφ1提高到cosφ2
，可得(dé)電(diàn)容器(qì)補償後(hòu)的(dí)無功功率(shuài)為Q2=Q1-QC。

　　3 電容(róng)器無功(gōng)補(bǔ)償(cháng)效益分(fēn)析(xī)

　　為了優(yōu)化(huà)熱電站35kV係統無功(gōng)
，使係(xì)統(tǒng)功率因數不低(dī)於(yú)0.9
，確保係統電壓質(zhì)量(liáng)。動力(lì)部(bù)在2011年10月新上(shàng)電容(róng)器(qì)補償裝置24000kvar
，對全(quán)廠(chǎng)35KV係統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功(gōng)率集中補償
，將(jiāng)高壓電容(róng)器組(zǔ)集中裝在35KV高(gāo)壓開(kāi)關(guān)站內。補(bǔ)償(cháng)電(diàn)容器共分為(wéi)四(sì)組(zǔ)
，每組60kvar
，分別(bié)安(ān)裝在35KVI段和(hé)II段(duàn)。本文通過(guò)投入(rù)電容(róng)器補(bǔ)償裝(zhuāng)置(zhì)前後四(sì)個(gè)月(yuè)數據的研究
，對無功補償的效益從以下(xià)幾個(gè)方(fāng)麵進(jìn)行分析(xī)。

　　3.1提高係(xì)統功(gōng)率因數(shù)

　　自2011年(nián)12月7日(rì)投(tóu)入(rù)三組(zǔ)電(diàn)容(róng)器補(bǔ)償裝(zhuāng)置(zhì)後
，動力(lì)部熱(rè)電(diàn)係統(tǒng)總進綫(xiàn)功(gōng)率(shuài)因(yīn)數(shù)提高了1.3個百分(fēn)點(diǎn)。功率因數提高(gāo)後
，電(diàn)費(fèi)開支(zhī)大幅減(jiǎn)少。補(bǔ)償(cháng)前(qián)
，由(yóu)於(yú)熱(rè)電係(xì)統功率因(yīn)數(shù)達(dá)不到(dào)電業(yè)局(jú)的要(yào)求(qiú)(電業(yè)局要(yào)求0.9以上
，若低(dī)於0.9加收費用
，若高(gāo)於0.9
，將按高出百分點減免電(diàn)費)
，經(jīng)常(cháng)被罰款(kuǎn)。動力部安裝(zhuāng)電容(róng)器補(bǔ)償(cháng)裝置後
，不(bù)但(dàn)沒有罰款
，每月還(huán)獲得相應(yīng)額(é)度的(dí)獎勵(lì)。

　　根據(jù)電(diàn)力係統供(gōng)電方式(shì)的(dí)無功經濟(jì)量(liáng)計算方法
，每安裝1000kvar並聯(lián)電容器裝(zhuāng)置
，當處在(zài)功(gōng)率因數為(wéi)0.9時
，無(wú)功經濟當(dāng)量(liáng)為0.062千瓦/千乏
，則每(měi)小時(shí)可(kě)節(jié)電62度
，用電容(róng)器總容量為(wéi)24000kvar折(zhē)算(suàn)
，節(jié)電為(wéi)1500度(dù)
，全年(nián)按(àn)實際(jì)運(yùn)行8700小時(shí)計算(suàn)
，可節(jié)電(diàn)130萬(wàn)度
，每(měi)度(dù)電成(chéng)本(běn)按(àn)0.53元計算
，全年(nián)節電(diàn)價(jià)值(zhí)為(wéi)70萬(wàn)元(yuán)。

　　3.2降低(dī)綫(xiàn)路損耗(hào)

　　電流下降表(biǎo)明在係(xì)統(tǒng)的綫路電(diàn)壓損失相應減小
，從而(ér)節(jié)省了能(néng)耗
，有利(lì)於係統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(dìng)。當(dāng)電(diàn)流(liú)通過電阻(zǔ)為R的綫路時
，其功率損(sǔn)失(shī)為
：

　　△P=3I2R×10-3(kW)

　　或=P2+Q2U2/R×10-3（kW）

　　式(shì)中(zhōng)
：I—流過綫路的(dí)電(diàn)流(liú)
，A；Q—綫(xiàn)路傳(chuán)輸(shū)無(wú)功(gōng)功(gōng)率(shuài)
，kVA；

　　cosφ—綫路負荷(hé)的(dí)功(gōng)率(shuài)因數。

　　由於有功(gōng)損(sǔn)耗(hào)與cos2φ成(chéng)反比
，所以(yǐ)提高功(gōng)率因數cosφ可(kě)以大大降低(dī)損失。

　　3.3提高(gāo)變(biàn)壓器利用率

　　動力部高壓(yā)變壓器一(yī)共6台
，2台係統側(cè)高(gāo)壓(yā)變(biàn)110KV/35KV
，3台(tái)發(fā)電(diàn)機(jī)-變(biàn)壓(yā)6KV/35KV
，1台(tái)高(gāo)備變110KV/35KV
，投(tóu)入電容器(qì)無(wú)功補償(cháng)後(hòu)
，係統功(gōng)率因數的提(tí)高(gāo)
，不但減(jiǎn)少(shǎo)了綫路(lù)損(sǔn)耗
，還(huán)使變壓器(qì)功(gōng)率(shuài)因(yīn)數得以(yǐ)提高(gāo)
，大大降低了(liǎo)變壓器(qì)的(dí)銅損耗。經統計
，35kV係統(tǒng)實(shí)施(shī)功(gōng)率因(yīn)數補(bǔ)償(cháng)措(cuò)施(shī)後(hòu)
，變(biàn)壓(yā)器(qì)平(píng)均(jūn)功率因數(shù)從(cóng)0.7提高到0.9附(fù)近
，使得有功(gōng)損(sǔn)耗(hào)降(jiàng)低20%~40%
，每(měi)年減(jiǎn)少係統變綫損(sǔn)耗160萬(wàn)元。但由(yóu)於發(fā)電機(jī)側變(biàn)壓器(qì)工(gōng)作於高(gāo)負(fù)荷狀態(tài)下(xià)
，當(dāng)停機後(hòu)
，由(yóu)於熱脹(zhàng)冷縮
，發(fā)電機出口的絕(jué)緣(yuán)管型母綫與(yǔ)1#變壓器和2#變(biàn)壓(yā)器連接處(chǔ)出現漏油(yóu)現象(xiàng)。目前(qián)動力部技術組正(zhèng)在尋找(zhǎo)解(jiě)決(jué)方案(àn)。

　　3.4挖(wā)掘(jué)發(fā)電(diàn)設備潛力(lì)

　　3.4.1提(tí)高(gāo)發電機功(gōng)率因數

　　在(zài)發(fā)電(diàn)機容量(liáng)不(bù)變(biàn)的(dí)情(qíng)況(kuàng)下
，提高功率因數就(jiù)可(kě)少(shǎo)發(fā)無功(gōng)
，多發(fā)有(yǒu)功。多發的有(yǒu)功(gōng)功率△P計算如(rú)式（1）
：△P=P1-P=S(cosφ1-cosφ)(1)

　　其中
，P為功率(shuài)因數提(tí)高(gāo)前的有功功率；P1為功(gōng)率(shuài)因數(shù)提高後(hòu)的(dí)有功功(gōng)率；cosφ，cosφ1為(wéi)電容(róng)器補(bǔ)償前，後(hòu)的(dí)功(gōng)率因數；S為(wéi)用電(diàn)設備的(dí)額定容(róng)量。

　　該(gāi)企業電(diàn)力(lì)係統采取無(wú)功(gōng)補償(cháng)後
，動力(lì)部(bù)3台發電機就可(kě)少發無(wú)功(gōng)
，多發有功(gōng)
，實(shí)現(xiàn)銘(míng)牌出(chū)力
，而不需要(yào)將(jiāng)無(wú)功功率設置的過高。發(fā)電機在保證供汽情(qíng)況下(xià)
，動(dòng)力部1#發電機(jī)，3#發(fā)電機(jī)的功率因數均達到(dào)0.92
，兩台(tái)機的有(yǒu)功功率(shuài)根(gēn)據公司實際(jì)負荷(hé)要(yào)求在4.5~5萬(wàn)之間(jiān)長周期(qī)，正(zhèng)常(cháng)運行(háng)
，現階段(duàn)2台發(fā)電機發(fā)電量(liáng)超過(guò)2011年(nián)的3台(tái)機(jī)發電量。電容(róng)器(qì)補償(cháng)後一旦出現(xiàn)一(yī)台機組甩(shuǎi)負(fù)荷(hé)
，另外(wài)兩台機組(zǔ)也能(néng)快速的響(xiǎng)應
，大幅度(dù)的(dí)提高(gāo)無功(gōng)功率(shuài)
，維(wéi)持(chí)係統(tǒng)電壓(yā)
，在外電(diàn)網出現短(duǎn)路的情(qíng)況下
，也(yě)能迅速補(bǔ)出(chū)無功缺口(kǒu)
，維(wéi)持係統穩(wěn)定。

　　功率因數(shù)提高(gāo)後
，發電設備出力得(dé)以(yǐ)提(tí)升
，去除(chú)了以(yǐ)往通過(guò)發(fā)電機(jī)組(zǔ)提升係(xì)統無(wú)功的(dí)瓶(píng)頸(jǐng)
，發電機(jī)功率(shuài)因(yīn)數(shù)長期低於額(é)定功(gōng)率因(yīn)數0.8的情(qíng)況(kuàng)得(dé)以(yǐ)解(jiě)決
，長(cháng)時間低功(gōng)率因數(shù)運行(háng)致使發電(diàn)機壽命(mìng)縮短(duǎn)的(dí)隱(yǐn)患也(yě)得以(yǐ)去除。

　　3.4.2 減少無(wú)功功(gōng)率(shuài)

　　係(xì)統(tǒng)需要的有(yǒu)功(gōng)不變
，若需要的無功減(jiǎn)少
，則需要投入(rù)的用(yòng)電設(shè)備容量S1也(yě)將相應(yīng)減少(shǎo)
，減少量(liáng)△S如式（2）
：

　　△S=S-S1=P(1/cosφ-1/cosφ1)(2)

　　減少供(gōng)電設備(bèi)容(róng)量占原容(róng)量S的百(bǎi)分(fēn)比(bǐ)為

　　△S/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1)(3)

　　電(diàn)容(róng)器投入前(qián)
，動力(lì)生(shēng)產(chǎn)管理部運行(háng)發電機(jī)的總(zǒng)無功(gōng)發電量約(yuē)為(wéi)6.8萬kW
，發電(diàn)機功率因數(shù)平(píng)均為0.72
，電(diàn)容(róng)器(qì)投入後
，運行發電(diàn)機的總無(wú)功(gōng)發電(diàn)量(liáng)約為4.6萬(wàn)kW
，發(fā)電(diàn)機(jī)功率因(yīn)數平(píng)均為0.95。由電(diàn)容(róng)器投入前(qián)後發電機(jī)的總無功(gōng)發電量可以(yǐ)看(kàn)出
，無功(gōng)減少(shǎo)量達(dá)到(dào)2.2萬(wàn)kW
，電容(róng)器補(bǔ)償效果比較顯(xiǎn)著(zhù)。由式（3）也(yě)可(kě)得
，△S/S為24.5%。

　　4安(ān)科瑞AZC/AZCL智能集(jí)成式(shì)電(diàn)容器介(jiè)紹

　　4.1產(chǎn)品(pǐn)概述

　　AZC/AZCL係列(liè)智(zhì)能電(diàn)容器是應用(yòng)於0.4kV，50Hz低(dī)壓配電中用(yòng)於節(jié)省(shěng)能源，降低(dī)綫(xiàn)損(sǔn)，提(tí)高功(gōng)率因(yīn)數和電能(néng)質(zhì)量(liáng)的(dí)新一代(dài)無(wú)功(gōng)補(bǔ)償設(shè)備。它(tā)由智能(néng)測控單(dān)元(yuán)
，晶閘管(guǎn)復(fù)合開關電(diàn)路
，綫路保護單(dān)元(yuán)
，兩(liǎng)台(tái)共補或(huò)一台(tái)分(fēn)補低壓電(diàn)力電(diàn)容器(qì)構成。可(kě)替代(dài)常(cháng)規由熔絲(sī)，復(fù)合開關(guān)或機械式接(jiē)觸(chù)器，熱繼電器，低(dī)壓(yā)電力(lì)電(diàn)容器(qì)，指示燈等散件在櫃內(nèi)和(hé)櫃麵(miàn)由(yóu)導綫(xiàn)連接(jiē)而組成的自動(dòng)無功補償裝置(zhì)。具(jù)有(yǒu)體(tǐ)積(jī)更(gēng)小(xiǎo)
，功(gōng)耗(hào)更低
，維護方便(biàn)
，使用壽(shòu)命(mìng)長(cháng)
，可靠性(xìng)高(gāo)的(dí)特點
，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無(wú)功補償的更(gēng)高要(yào)求。

　　AZC/AZCL係列智能(néng)電(diàn)容器采用定式LCD液(yè)晶顯示器
，可顯(xiǎn)示(shì)三相母綫(xiàn)電壓(yā)，三相母綫(xiàn)電(diàn)流(liú)，三(sān)相(xiāng)功(gōng)率(shuài)因數(shù)，頻(pín)率，電容(róng)器(qì)路數(shù)及(jí)投(tóu)切狀態，有功功(gōng)率，無(wú)功功率(shuài)，諧(xié)波電壓總畸變(biàn)率(shuài)，電容(róng)器(qì)溫度等。通(tōng)過(guò)內部晶閘管(guǎn)復(fù)合(hé)開關電(diàn)路
，自動(dòng)尋(xún)找(zhǎo)投入（切除）點
，實(shí)現過零(líng)投(tóu)切
，具有(yǒu)過壓保護(hù)，缺相保護，過諧(xié)保護(hù)，過溫(wēn)保(bǎo)護(hù)等保(bǎo)護(hù)功能。

　　4.2產(chǎn)品選型(xíng)

　　AZC係(xì)列(liè)智能電容器選型
：

4.3產品實(shí)物展示(shì)

5結(jié)束(shù)語

　　通過上述(shù)分(fēn)析
，采(cǎi)用(yòng)並聯電(diàn)容器實現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償(cháng)的效益是(shì)不言(yán)而(ér)喻的。單(dān)從費用(yòng)上說
，動力(lì)部(bù)新上電容器(qì)組投(tóu)資(zī)近(jìn)兩百萬(wàn)元(yuán)
，預計不(bù)到五(wǔ)年就(jiù)能收(shōu)回(huí)全部(bù)投(tóu)資
，如果考慮(lǜ)到電(diàn)力部門(mén)獎(jiǎng)勵的可能
，將會更短。通過對新上(shàng)電(diàn)容器(qì)組(zǔ)對無功負荷的(dí)較(jiào)好補(bǔ)償,不(bù)僅可(kě)以維(wéi)持電(diàn)壓水平(píng)和提高(gāo)電(diàn)力(lì)係統運行的(dí)穩(wěn)定性(xìng),而(ér)且可(kě)以降低網(wǎng)損(sǔn),取得(dé)可(kě)觀(guān)的(dí)經(jīng)濟(jì)效益(yì)
，使電(diàn)能質(zhì)量，係(xì)統運行的安全(quán)性和經(jīng)濟性(xìng)結(jié)合(hé)在(zài)一起
，使我廠(chǎng)35KV主(zhǔ)網電氣(qì)係統的潛能得(dé)以充分(fēn)發(fā)揮(huī)。由(yóu)此可見(jiàn)
，這個項目對(duì)企(qǐ)業(yè)的挖(wā)潛(qián)提效工(gōng)作(zuò)是有益(yì)的。