浅谈如何补偿机场低压电站的功率因素

张磊

摘要：本文主要是描写了机场低压电站中出现功率因数过低的问题；进而分析了低压集中补偿方式、用户终端分散补偿方式和配电网无功补偿遇到的问题。

关键词：低压电站，功率因素；补偿

科学研究证明，在电压和功率一定的情况下，用电设备的功率因数越低，所需电流就会越大，因此，线路损耗就会相应增加，并导致供电设备不能充分利用电能，针对这种情况，必须要采取措施提高功率因数。理论上，电感性负载一旦接入电力系统，则会降低电力系统功率因数，而当并联电容器后，由于容性无功功率P。可以补偿感性无功功率PL，这样便可使负载所需的无功功率部分或全部就地解决，以至于清除由电源供给的电流无功分量。在往外输送电能时，由于功率因素得到改善，减少了有功功率的损耗和电压的损失。

一、机场低压电站的现状

目前，机场小型变配电站数量较多，而且距机场总开闭所的距离比较远，有的甚至达到十儿公里。而机场低压电站的用户纯电阻负载少，感性负载数量多，容量大，导致了各电站功率因数普遍较低，电能使用效率不高；同时输电线路需增大电流，使电缆温度升高，损耗大，给机场的供电保障带来一定的隐患。有的机场供电系统多次出现跳闸，有的机场出现危及上一级电站的供电事故征兆。这些都影响了低压电站的稳定性，说明了功率因数的数值对电站的重要性。

二、并联电容器补偿的方法、前景和面临的几个问题

（一）补偿方法

一般配电网无功补偿方式有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。其中变电站集中补偿和杆上无功补偿适用于lOkV电压等级的电站补偿，而另两种则用于低压电站。

（1）低压集中补偿方式：现阶段国内、军用机场较普遍采用的一种无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百kvar不等，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要日的是提高专用变压器用户的功率因数，实现无功的就地平衡。这对配电网和配电变压器的降损有一定作用，也有助于保证该用户的电压水平。这种补偿方式的投资及维护均由专用变压器用户承担。日前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切的，也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控制的。这种补偿方式虽然有助于保证用户的电能品质，但对电力系统并不可取。因为线路电压的波动卞要由无功分量变化引起，但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相差很远，出现无功过补偿或欠补偿。对军用机场配电系统来说，除了专用变压器以外，还有许多其它变压器，它们的供电比较分散，安装在户外杆架上，进行低压集中补偿是不现实的。导致配电网补偿受到限制。

（2）用户终端分散补偿方式：现机场中低压用户的用电量大幅增长，电动机等用电设备对无功需求很大，直接对用户末端进行无功补偿，将会最恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。GB50052-1995供电系统设计规范指出：容量较大，负荷平稳目经常使用的用电设备，无功负荷宜单独就地补偿。因此，军用机场中使用的电动机应该就地无功补偿，即随机补偿；而机场内其他用户，可相对集中在低压电站中，进行终端无功补偿。这种方式线损小，电压损失少，能提高线路供电能力。不利之处是：低压无功补偿按照配电变压器低压侧最大无功需求来确定安装容量，而各变压器低压负荷波动的不同性造成大量电容器在轻载时的闲置，设备利用率不高。

（二）前景

功率因数是衡量一个变配电站的重要参数。功率因数对家庭用户来讲，只涉及到电费多少的问题，而对上一级供电单位来说，涉及到了电缆材料及其线径，送电距离，环境温度和相对湿度等。因此，对电站而言，不仅要将功率因数进行适当的补偿，同时还要对无功电流准确跟踪，适时投切补偿装置，以使补偿达到最佳状态。

机场用电的时间累计较长，用电负荷较大，低压电站的功率因数长期在0.50左右，有时甚至更低，这就导致了一系列后果，也造成了一定的损失。如某场站在装备了新型夜航灯光系统后，从机场总变电所输送到灯光值班室的电缆容量是足够的，但在夜航保障中一送电，低压电站的自动空气开关立即跳闸。在对问题进行分析后才知道，原来是电感性负载较大，而该电站的用电情况是：高峰期间约为60kW，导致电站的功率因数只有0.60，电缆中流过的相当一部分是无功分量电流，只有设法降低这部分无功电流，使电缆中传送的功率尽可能接近有功功率，电缆中的电流就会大大减小。因此只能采用电容补偿技术来解决这个问题。我们就地取材，利用电站原有的一组电容器及一组配电柜，对用电情况进行了计算，相对应地将电容器接入系统。经过改造后，此电站的电压保持平稳，在用电高峰时未出现过跳闸。

(三)并联电容器需注意的问题

(1)电容器的选择：包括类型、容量及接线方式，电容器宜采用自愈式电容器，它在被击穿时使金属层蒸发，介质迅速恢复绝缘性能；体积小、质量轻损耗低及温度低，可做到无油不燃，避免火灾危险；内部配有保护装置，当元件永久性击穿时可自动断路。电容器的安装容量可按变压器容量的10%一30%确定。低压电容器组卞要采用二角形接线。

(2)投切装置的选择：包括逻辑判断装置和执。行装置。低压并联电容器应采用自動投切，自动投切的控制量有无功功率、电压、时间和功率因数(如JKG系列)。接触器是重要配套元件，由于电容器是特殊设备，在投入瞬间会产生相当大的涌流，超过数倍电容器额定电流，所以应采用专用电容器投切接触器。

(3)动安装补偿电容器后可能出现过补或欠补：在安装完补偿电容器后，由于计算上的误差或者负载的波动，有可能会出现这两方面的问题。无论是过补还是欠补，都会对电压参数造成不必要的波动，因此，在计算时要有专业人员参加，尽量减少这两者的危害。

三、配电网无功补偿遇到的问题

随着对机场配电网建设的重视和无功补偿技术的日益完善，低压侧无功补偿技术在配电系统中也开始普及。从静态补偿到动态补偿，从有触点补偿到无触点补偿，己取得了一些成功，但也存在儿个问题：

（1）优化的问题。无功补偿的出发点往往放在用户侧，只注意补偿用户的功率因数。要真正实现有效的降损，必须从电力系统角度出发，通过计算全网的无功，确定配电网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点，才能使有限的资金发挥最大的效益。无功优化配置的日标是在保证电网电压水平的同时尽可能降低网损。

（2）测量的问题。380V低压终端用户通常只装有功电能表，要实现功率因数的测量非常困难，这是导致我军用机场低压无功补偿比较困难的原因。

（3）谐波的问题。电容器本身具备一定的抗谐波能力，但同时也有放大谐波的作用。谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏。并目由于电容器对谐波的放大作用，使系统的谐波十扰更严重。因此安装无功补偿时必须考虑谐波治理，在有较大谐波十扰，又需补偿无功的地点，应考虑增加滤波装置。

（4）无功倒送的问题。无功倒送会增加配电网的损耗，加重配电线路的负担。特别是采用固定电容器补偿方式的用户，可能在负荷低谷时造成无功倒送，应引起充分注意。

四、结束语

综上所述，低压电站是配电网系统中的重要组成部分，为了节约电能，降低能量降耗，有必要对低压电站实施电容补偿技术，首先要做到提高电压并改善电压的品质。电能损耗的降低，对于节约成本具有更为重要的意义。

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