低壓無功功率補償裝置的設(shè)計與運用

    一般來說，使用無功補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。因為用電電器總是在一定電壓和一定有功功率下工作，如果功率因數(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，就可以使實際發(fā)電能力提高到3000kW。

5 無功補償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益

    無功補償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在力率電費，力率電費=有功電量×電價×力率電費調(diào)整系數(shù)。力率電費調(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)值得力率電費調(diào)整表

表2 以0.85為標(biāo)準(zhǔn)值得力率電費調(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，低于標(biāo)準(zhǔn)的增加其當(dāng)月電費。

    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調(diào)整系數(shù)為+15%，共需收取實際消耗電費25000×0.68為17000元，需加收的力率電費為25000×0.68×0.15為2550元，總計為19550元。

現(xiàn)通過無功功率補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調(diào)整系數(shù)為-0.75%，共需收取實際消耗電費25000×0.68為17000元，需加收的力率電費為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 無功補償?shù)倪x型

6.1容量選型

    6.1容量選型

    6.1.1新建項目

    新建項目由于現(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（，是指無功補償容量，是指變壓器容量，是指無功補償行業(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改造項目

    改造項目一般都需要去現(xiàn)場進(jìn)行實地測量，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，配置相應(yīng)的無功補償方案，需測量的要點包括：有功功率、無功功率、視在功率、實際功率因數(shù)、目標(biāo)功率因數(shù)、負(fù)載狀況、電網(wǎng)背景等。其無功補償裝置的容量可通過實際測量后計算獲得，以上面那個例子來說，假設(shè)補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：

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

補償前與補償后有功功率不變?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)，補償后視在功率為,補償后無功功率為。

所以，需要補償?shù)臒o功功率為。

6.2型號說明

6.3技術(shù)參數(shù)

7 無功補償模塊式方案

    現(xiàn)在，市面上的低壓無功功率補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)場的補償要求，但在補償后的維護(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為一種無功補償模塊，將一套無功補償回路，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，在實際使用中，模塊與模塊之間相互獨立，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無功補償模塊

8 ANSVC在江蘇紅柳床單有限公司項目的應(yīng)用案例

8.1項目簡介

    工程地址：江蘇紅柳床單有限公司項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，該項目共采購了我司2臺無功補償柜和1臺有源濾波柜。針對無功補償，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）。

圖4 無功補償現(xiàn)場測量結(jié)果

圖5 現(xiàn)場測量示意圖

8.2 無功補償容量計算

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

    補償前與補償后有功功率不變?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)，補償后視在功率為,補償后無功功率為。

    所以，需要補償?shù)臒o功功率為。

    由于考慮到實際補償容量與標(biāo)稱補償容量的區(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償裝置的基本知識、選型參數(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、實例設(shè)計等方面對低壓無功功率補償裝置的設(shè)計與選型進(jìn)行了闡述。提出了模塊式低壓無功功率補償裝置的新思路。合理地配置低壓無功功率補償裝置不僅能為降低線損、提高設(shè)備壽命與運行效率，更能夠為企業(yè)減少力率罰款，獲得電費獎勵，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