低壓無功功率補(bǔ)償裝置的設(shè)計與運(yùn)用

    一般來說，使用無功補(bǔ)償裝置來提高功率因數(shù)的意義體現(xiàn)在兩個方面：一是可以減少輸電線路上的功率損失；二是可以充分發(fā)揮電力設(shè)備（如電機(jī)、變壓器等）的潛力。因?yàn)橛秒婋娖骺偸窃谝欢妷汉鸵欢ㄓ泄β氏鹿ぷ?，如果功率因?shù)較低，就要用較大的電流來保障用電器正常工作，輸電電流變大，導(dǎo)致線路損耗增加。此外，任何電力設(shè)備工作時總是工作在一定的額定電壓與額定電流內(nèi)，超過額定電壓值，會威脅設(shè)備的絕緣性能；工作電流超過額定值，會使內(nèi)部溫升過高，從而降低了設(shè)備的使用壽命。對于一些發(fā)電設(shè)備而言，功率因數(shù)的提高能大大增加效率，例如：一臺發(fā)電機(jī)容量為1500kW，當(dāng)電力系統(tǒng)的功率因數(shù)由0.6上升至0.8時，就可以使實(shí)際發(fā)電能力提高到3000kW。

5 無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益

    無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在力率電費(fèi)，力率電費(fèi)=有功電量×電價×力率電費(fèi)調(diào)整系數(shù)。力率電費(fèi)調(diào)整系數(shù)根據(jù)功率因數(shù)的值查表獲得。不同基準(zhǔn)的力率電費(fèi)調(diào)整系數(shù)表見表1和表2。

表1 以0.90為標(biāo)準(zhǔn)值得力率電費(fèi)調(diào)整表

表2 以0.85為標(biāo)準(zhǔn)值得力率電費(fèi)調(diào)整表

    國家對標(biāo)準(zhǔn)值也做出了規(guī)定，凡需變壓器容量100kVA及以上10kV供電的用戶應(yīng)進(jìn)行功率因數(shù)考核，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：

    ? 100kVA以上160kVA（不含160kVA）以下的用戶，功率因數(shù)需達(dá)到0.85；

    ? 160kVA以上的用戶功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上。

    ? 用戶的功率因數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)的減少其當(dāng)月電費(fèi)，低于標(biāo)準(zhǔn)的增加其當(dāng)月電費(fèi)。

    舉個例子：某變壓器用戶的變壓器容量為160kVA，采用低壓計量，某月改用戶消耗有功電量為25000kWH，無功電量為27000kWH，假設(shè)電費(fèi)為0.68元/度。通過調(diào)研資料，該變壓器的有功變損為1036kWH，無功變損為3790kWH，所以該用戶共消耗有功電量26036kWH，消耗無功電量為30790kWH，通過功率三角形或查表可知該用戶的功率因數(shù)為0.65。通過查表可知該用戶力率電費(fèi)調(diào)整系數(shù)為+15%，共需收取實(shí)際消耗電費(fèi)25000×0.68為17000元，需加收的力率電費(fèi)為25000×0.68×0.15為2550元，總計為19550元。

現(xiàn)通過無功功率補(bǔ)償為該用戶將功率因數(shù)從0.65提高到0.95，通過查表可知該用戶力率電費(fèi)調(diào)整系數(shù)為-0.75%，共需收取實(shí)際消耗電費(fèi)25000×0.68為17000元，需加收的力率電費(fèi)為25000×0.68×（-0.0075）為-127.5元，總計為16872.5元。

從例子中我們可以看出，通過無功補(bǔ)償能為企業(yè)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益，一般10個月到一年即可收回裝備成本，為企業(yè)創(chuàng)造收入。

6 無功補(bǔ)償?shù)倪x型

6.1容量選型

    6.1容量選型

    6.1.1新建項(xiàng)目

    新建項(xiàng)目由于現(xiàn)場參數(shù)無法確定，為了方便進(jìn)行快速選型，首先將行業(yè)進(jìn)行分類，各行業(yè)所屬類別如下表（，是指無功補(bǔ)償容量，是指變壓器容量，是指無功補(bǔ)償行業(yè)系數(shù)）：

   Ⅰ：系數(shù)約為0.3，適用于寫字樓、住宅等諧波、無功需求相對較小的場合；

    Ⅱ：系數(shù)約為0.4，適用于商業(yè)、軌道交通等諧波、無功需求相對中等的場合；

    Ⅲ：系數(shù)約為0.55，適用于重工業(yè)、制造業(yè)等諧波、無功需求相對較大的場合；

6.1.2改造項(xiàng)目

    改造項(xiàng)目一般都需要去現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地測量，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，配置相應(yīng)的無功補(bǔ)償方案，需測量的要點(diǎn)包括：有功功率、無功功率、視在功率、實(shí)際功率因數(shù)、目標(biāo)功率因數(shù)、負(fù)載狀況、電網(wǎng)背景等。其無功補(bǔ)償裝置的容量可通過實(shí)際測量后計算獲得，以上面那個例子來說，假設(shè)補(bǔ)償前用戶變壓器為滿載狀態(tài)，該用戶變壓器容量為160kVA，功率因數(shù)為0.65，目標(biāo)功率因數(shù)為0.95，計算如下：

    補(bǔ)償前視在功率為,功率因數(shù)，補(bǔ)償前有功功率為,補(bǔ)償前無功功率為。

補(bǔ)償前與補(bǔ)償后有功功率不變?yōu)?img src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/%e5%9b%be%e7%89%8718(6).png" style="margin:0px;padding:0px;list-style:none;border-style:none;height:19px;width:78px;">，目標(biāo)功率因數(shù)，補(bǔ)償后視在功率為,補(bǔ)償后無功功率為。

所以，需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率為。

6.2型號說明

6.3技術(shù)參數(shù)

7 無功補(bǔ)償模塊式方案

    現(xiàn)在，市面上的低壓無功功率補(bǔ)償裝置基本上都采取整柜的方式，基本上都屬于“一錘子買賣”雖然能夠滿足用戶現(xiàn)場的補(bǔ)償要求，但在補(bǔ)償后的維護(hù)、容量拓展等方面十分的不便，在用戶需要進(jìn)行改造時需要更換整柜，十分困難。圖3為一種無功補(bǔ)償模塊，將一套無功補(bǔ)償回路，包含：電容、電抗、晶閘管投切開關(guān)、熔斷器、二次回路整合在一個模塊中，在實(shí)際使用中，模塊與模塊之間相互獨(dú)立，互不干擾，在維護(hù)使用中可以按模塊進(jìn)行容量增減與維護(hù)。                                                                                                                                                                                                                                                              圖3無功補(bǔ)償模塊

8 ANSVC在江蘇紅柳床單有限公司項(xiàng)目的應(yīng)用案例

8.1項(xiàng)目簡介

    工程地址：江蘇紅柳床單有限公司項(xiàng)目地址位于美麗富饒的江蘇省無錫市江陰市，北枕長江，南近太湖，東接常熟、張家港，西連常州，地處蘇錫?！敖鹑恰睅缀沃行?，交通樞紐便利。平均海拔6米左右，全年溫度條件較好，四季分明。江蘇紅柳床單有限公司占地面積15萬平方米，建筑面積12萬平方米，該項(xiàng)目共采購了我司2臺無功補(bǔ)償柜和1臺有源濾波柜。針對無功補(bǔ)償，測量了1#變壓器出線側(cè)，測量結(jié)果見圖4，目標(biāo)功率因數(shù)0.98，現(xiàn)場配電系統(tǒng)諧波源主要是變頻器和開關(guān)電源，諧波頻次為3次、5次、7次、11次是典型的6n±1次特性諧波，通過ANAPF有源濾波器進(jìn)行治理，保護(hù)電容器。測量示意如圖5：（黑圈為測量點(diǎn)）。

圖4 無功補(bǔ)償現(xiàn)場測量結(jié)果

圖5 現(xiàn)場測量示意圖

8.2 無功補(bǔ)償容量計算

    補(bǔ)償前視在功率為,功率因數(shù)，補(bǔ)償前有功功率為,補(bǔ)償前無功功率為。

    補(bǔ)償前與補(bǔ)償后有功功率不變?yōu)?img src="http://net.acrel.cn/ckfinder/userfiles/images/%e5%9b%be%e7%89%8730(2).png" style="margin:0px;padding:0px;list-style:none;border-style:none;height:19px;width:86px;">，目標(biāo)功率因數(shù)，補(bǔ)償后視在功率為,補(bǔ)償后無功功率為。

    所以，需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率為。

    由于考慮到實(shí)際補(bǔ)償容量與標(biāo)稱補(bǔ)償容量的區(qū)別，考慮到現(xiàn)場只能安放深度為800mm的柜子，所以選擇配置一臺350kvar主柜和一臺350kvar輔柜，共700kvar。

8.3 現(xiàn)場使用情況

圖5 現(xiàn)場安裝圖

 圖6 現(xiàn)場竣工圖

9 結(jié)束語

    本文從低壓無功功率補(bǔ)償裝置的基本知識、選型參數(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)例設(shè)計等方面對低壓無功功率補(bǔ)償裝置的設(shè)計與選型進(jìn)行了闡述。提出了模塊式低壓無功功率補(bǔ)償裝置的新思路。合理地配置低壓無功功率補(bǔ)償裝置不僅能為降低線損、提高設(shè)備壽命與運(yùn)行效率，更能夠?yàn)槠髽I(yè)減少力率罰款，獲得電費(fèi)獎勵，直觀的創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

• GB15576-2008-T    低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置
• 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版
• 作者簡介：
• 張娟，本科，任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。聯(lián)系電話：021-69155367，手機(jī)：18701997519，QQ：2880635303