浅谈工厂电力系统电容器补偿提高功率因数的应用
2013-07-05李丽丽周世舟
李丽丽 周世舟
【摘 要】电容器补偿提高功率因数在电力系统中的应用。
【关键词】提高；无功功率；应用
目前我国电力供应受一次能源涨价的影响，电能价格再三上调，电费占产品成本的比例逐年递增，给市场经济下的企业管理带来了一定难度。低功率因数、低负荷、低效率等浪费电能的现象普遍存在，如何节约电能、降低产品成本、提高企业经济效益已成为企业一项重要工作。
据统计，国供电网的总损耗中，仅低压电网就占50-60%，特别是地方企业和乡镇办企业，建厂时由于资金限制，有相当一部分没有按照设计要求施工，在施工中以大代小、以简代繁，手头有什么材料和设备就地使用，不顾违反规程，造成了低压电网不符合规程要求，更增加了低压电网的损耗，因此，如何降低低压电网的损耗是节电降耗、提高经济效益的关键，也是改善低压电网运行参数的需要。
在企业电力系统中，用电负荷90%以上都是电动机，造成无功损耗80%以上都是动力设备。因此，要提高功率因数来降低无功损耗，改善电力系统运行参数的主要方法就是电容器补偿的方法。
1.补偿原理
众所周知，感性负荷电流是由有功电流及无功电流两个部分合成的电流。
电动机的有功电流是为拖动负载而作功的，而无功电流是用来产生磁场的励磁电流和电动机的一、二次漏磁电流。由于无功电流必须存在，因此要从电源索取两部分功率（有功功率和无功功率），方能满足电动机的工作要求。这样就增加了供配电设备的容量，增加了电网的负担，减少了电网的输出能力，同时还增加了电能的损耗。
电动机并联电容器之后，使功率因数得以提高，减少了电源输入的无功功率，可用向量图加以说明，见图1和图2。
从向量图上可以看出，并联电容器之后，通过电容器的电流Ic超前于电压U 90度，它可以抵消一部分滞后于电压U 90度的电感电流IL，使相角由￠1变成￠2，将功率因数由COS￠1提高到COS￠2，使合成电流由I1变为I2，功率也是如此变化。这时，I2 2.补偿方式的选用 2.1高压补偿 高压补偿一般在10KV以上母线侧，利用高压电容柜进行补偿。这种补偿的优点是补偿集中在高压室内，便于管理和维护，适合于农村电工技术水平低、不会维护的地区。缺点是无功功率仍需要在线路中输送，降低了补偿效率。同时，高压电容柜造价高、投资大。 2.2低压集中补偿 一般是在0.4KV侧母线上采用电容器自动补偿和电容器分期补偿的方法，这种方法适合于单台电机容量小而且多的系统及现场条件差、无法装置电容器的场所。优点是，可以在低压室中集中控制，随时监控功率因数的变化，随时调整电容投入量，最大限度地提高功率因数。适应现场条件不允许装置电容器的场所，如防爆、潮湿、腐蚀气体严重等场所。缺点是投资大，系统仍需输送无功功率。 2.3就地补偿 就是在电动机跟前与电动机并联电容器，使用同一起动设备，停机时，电动机定子线圈即为电容器的放电线圈。优点是：无功功率就地补偿，系统无需输送无功电流，相应提高了系统负荷能力。缺点是：补偿点多，不便于管理，特别是电机容量小时，电容器无处放置不安全，防爆、潮湿、腐蚀，严重的场所无法采用就地补偿。 我厂六个低压室均设在负荷中心，现场条件差，机、炉高温，球磨车间粉尘大。另外，虽然有很多大容量的电机，但还有很多是20KW以下的小型电机，并且都是集中控制，根据我厂的实际情况，我们采取了集中和就地相结合的补偿方法，取得了较好的效益。 2.3.1就地补偿 我们在75KW以上的电动机就地安装了电容器补偿，使较大电机就地补偿无功电流，减少了无功电流在系统中的输送，从而降低了电流密度和导线的温升，不但降低了电能损耗，而且提高了安全系数。 2.3.2集中补偿 在就地补偿的基础上，在六个低压室安装了10台电力电容器自动补偿装置，在生产中，在就地固定补偿的基础上，各低压室的电力电容器柜投上后，可以根据电力负荷的变化，自动投切电容器，保证功率因数始终控制在最佳参数。通过两个生产期运行，电容器柜及控制设备没出现事故。全厂电力系统事故率下降了60%，更重要的是节能效益显著。 我厂现运行汽轮发电机组，投入了电容器后得到了下列效益： A由于无功由电容供给，发电机少发了无功功率，所以发电机轴功率降低了，就等于减少了汽轮机的出力，对汽轮机带来了效益。 B电容采取就地补偿，所以无功电流不用在发电机和电动机之间输送了，减轻了输电线路的负荷，输电线路、开关等安全运转率提高了，这种效益无法估量。 3.安装后的检查 （1）母线联接严格按照电容柜的色带相序（黄—A、绿—B、红—C）接线，否则要调整低压室母线位置。 （2）校对功率因数表电压接线和电流接线相序是否符合要求。 （3）检查电流互感器一次与二次绝缘状态，绝缘低的要进行检查。 （4）断开主开关，单独送操作保险检查有无异常情况。 （5）检查各部接线是否紧固，并进行处理。 4.运行时注意事项 （1）电力电容器自动补偿柜要根据电力负荷递增情况，逐渐投入电容器柜，在功率因数稳定情况下，用一台电容器自动补偿柜作调整用，其它柜都切到手动位置。 （2）建立电容器自动补偿柜运行日记，每两小时检查一次运行情况，记录功率因数、各相电流及各点温度参数，发现电流表不平衡度达到5%时，应进行检查。 （3）发现电容器漏油、温升高等要及时处理，防止事故蔓延。 （4）随时监视系统电压，不能超过允许值。因为电容器投入后，电压要适当增高。 综上所述，电容补偿是解决功率因数低的好办法，但要根据本企业具体情况合理选用补偿方法和补偿容量，不但可以节电降耗、提高企业经济效益，而且可以提高系统的安全运转率，增加系统的负载能力，一举三得，应该推广。
