建筑企业施工用电功率补偿装置安装探讨

匡仲发

（摘要）对于水电施工企业来说，施工用电在施工成本中占的比重还是比较大，如果不能减少无功功率，降低功率因素，将会大大增加工程施工成本。对于水电施工企业来说，由于现场使用的电气设备种类繁多，且移动性较大，故补偿方式宜采用集中补偿方式，即补偿的电容器设置在变配电所的低压母线上。电容器的控制方式有两种：手动投切方式、自动补偿控制。在用电设计和布置过程中，安装功率补偿装置，从大环境来说是响应了国家节能降耗、低碳生活生產的号召，从自身经济角度考虑，虽然短期补偿装置投入成本较高，但对于长期大容量用电用户来说能节约大量的用电成本费用。

关键词：水电施工用电功率补偿安装

电力系统中使用的输变电设备及电力用户的用电设备，如电力变压器、电动机、电焊机、日光灯等大部分都具有电感的特性。它们按照电磁感应原理工作，在建立交变磁场时需要从电力系统中吸收无功功率。但无功功率并不是实际做功的功率，电力系统中的发电机在其发出的视在功率一定时，无功功率需求的增加将会造成发出的有功功率的下降从而影响发电机的出力。同时，无功功率在系统中的输送回造成许多不利的影响：1、无功功率在通过电网时会引起线路及设备的有功损耗。2、电网电压损失会随无功功率的增加而增加，给电网的调整造成困难。3、在电网输送有功功率不变的情况下，无功功率的增加会使总电流增加，会使系统中的设备如电力变压器、开关、导线的容量、规格尺寸增大，从而增加投资费用。

为了提高电网的经济运行水平，减少线损，提高供电质量，国家有关部门颁布了《功率因素调整电费办法》，要求用电用户通过一定的措施减少无功功率需求量而达到提高功率因数的目的。对于如水电施工企业等工业用电用户，要求用户执行0.9的功率因素标准。如不能达到0.9，则按照一定的标准增加收费；如功率因素超过0.9，则按照比例予以减收电费。功率因素调整电费费率见附表。

分析功率因素调整电费表可以发现，功率因素不能达到0.9增收电费的比例是比较大的，对于水电施工企业来说，施工用电在施工成本中占的比重还是比较大，如果不能减少无功功率，降低功率因素，将会大大增加工程施工成本。分析同时发现，一味提高功率因素太多（大于0.95），那么增加的功率补偿装置投资费用将不会低于减收的电费，那也是不经济的。

对于大多数水电施工企业来说，电由业主以固定价格提供，但增收电费要由施工单位承担，减收电费一般不会返给施工单位，故施工单位在对自有用电设备进行功率补偿时需要注意补偿的度的问题，只要能达到0.9就可以，在实际操作中考虑补偿电容量时可留一定的富余度，使其补偿后理论值能达到0.92即可。

对于使用单位来说，为提高功率因素而设置的补偿装置一般为低压无功电容补偿器。对于水电施工企业来说，由于现场使用的电气设备种类繁多，且移动性较大，故补偿方式宜采用集中补偿方式，即补偿的电容器设置在变配电所的低压母线上。电容器的控制方式有两种：手动投切方式、自动补偿控制。由于水电施工用电负荷随时变化，且幅度较大，采用手动投切方式，如在投切的电容量一定的情况下，用电负荷突然增大或突然有功率因素特别低的用电设备投入使用，则可能造成补偿容量过低，无法达到补偿至0.9的目的；反之负荷突然降低，将造成补偿容量过大，电容积蓄的电能的释放会造成线路的电流过大，可能造成用电设备的损坏，进而引起安全事故。故在控制方式上必须采用自动补偿控制方式，根据不同的负荷及设备的功率因素和补偿要求自动增加或减少电容器组的投入。

前面说到在补偿的时候要注意补偿的度的问题，其实就是补偿用的电力电容器容量装备多少的问题，就是补偿容量的确定。怎样才能做到既能满足补偿要求又不能超标装备呢？这就是下一步需要讨论的问题。

补偿容量的大小决定于电力负荷的大小、补偿前负荷的功率因素以及补偿后提高的功率因素值。补偿容量QC可按下式计算：

QC=Pap（tgφ1- tgφ2）

式中：QC ----补偿容量

Pap----用电负荷

φ1----补偿前功率因素角

φ2----补偿后功率因素角

例：额定状态下电机功率因数COSφ1=0.85，要补偿到功率因数COSφ2=0.93，

COSφ1 =0.85》φ1=0.5548 =》 tgφ1=0.6197

COSφ2=0.93 =》φ2=0.3763=》 tgφ2=0.3952

则Q=P（0.6197-0.3952）=0.2245P

就是要按照电机容量的22.45%进行补偿。

不同的设备因其不同的工况，故其本身的功率因素值不同。不同设备组合的用电负荷组其功率因素值同样是不同的。

具体到水电施工工程，其涉及的用电设备种类和种类变化是比较多的，故在补偿容量的计算时如何确定设备的功率因素是较困难的，要做到准确又经济的配置补偿容量很不容易。为了保险起见一般按照施工用电功率因素最低的情况考虑配置。以下就以四川大渡河沙湾水电站一台1250KVA变压器集中补偿为例进行说明。

四川大渡河沙湾水电站在进行防渗墙施工时使用冲击钻机进行防渗墙造孔作业，电机功率55KW，由于工期紧，配置钻机数量较多，用电负荷较大。大量使用1250KVA变压器，每台变压器下接钻机20台，铭牌功率达到1100KW，因钻机施工不一定全部同时进行，考虑同时率80%，故电力负荷容量按照880KVA计算。

计划补偿至功率因素cosφ2=0.9.。

钻机电机铭牌功率因素0.84，但由于钻机工作特性，实际功率因素cosφ1只有0.65。

COSφ1 =0.65》φ1=0.8632 =》 tgφ1=1.1691

COSφ2=0.90 =》φ2=0.4510 =》 tgφ2=0.4843

则Q=880*（1.1691-0.4843）=602.62kvar

集中补偿容量为602.62kvar较为有利。实际补偿采用两个300

Kvar电容柜并联，一套自动补偿控制装置控制。

补偿器安装完成后需要对自动补偿控制器进行各项参数的预置。自动补偿控制装置的参数预置主要有工作模式预置、目标功率因素预置、电流互感器变比预置等。预置方法在每台控制器所带说明书上都有详细的说明，在此不细述，下面就以上几种参数的用途及一般采用的参数值进行说明。

1、工作模式的预置：工作模式有手动和自动两种，在几种补偿情况下设定为自动模式。

2、目标功率因素的预置：确定需要补偿到得功率因数，一般设定为0.9.

3、电流互感器变比的预置：变比参数设定要和置于工作母线取电的电流互感器变比一致。互感器的选用要根据集中供电变压器下负荷而确定，如上例中1200KVA变压器带20台钻机，理论用电负荷880KW，额定电流2500余A，安装2500/5电流互感器。则此补偿控制器电流互感器变比参数设置为2500。

通过安装功率补偿装置，使原为0.65的功率因素提高至0.9，减少了电费的支出。据统计，沙湾电站尾水渠950米长的防渗墙施工总计用电电量150万度，峰平谷时段用电数量基本相当，平均电费单价为0.85元，总电费为127万余元。计费电量为有功电量，如未配置功率补偿装置，按照0.65的功率因素计算，150万有功电量的情况下，无功电量将达到175.5万度，将极大地增加线路总电流，使线路电压降加大，线路损耗加大。在功率因素为0.9情况下有功电量150万度能完成的工作任务，在功率因素为0.65的情况下需要的有功电量将远远大于150万度。因为涉及到不同的线路布置故此电量计算较为复杂，在此不作详细叙述。在此简单计算0.65功率因素下，127万电费情况下，力调电费将达到127万*15%=19.05万元，在不考虑功率因素0.65时有功电量将会大量增加的情况下，仅此一项就节省力调电费19.05万元，总体施工成本的大大降低。

总之，在用电设计和布置过程中，安装功率补偿装置，从大环境来说是响应了国家节能降耗、低碳生活生产的号召，从自身经济角度考虑，虽然短期补偿装置投入成本较高，但对于长期大容量用电用户来说能节约大量的用电成本费用。既有一定的社会效应，也有丰厚的经济效益回报。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。