王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：化工企業(yè)用電設(shè)備功率大、耗能高，并隨著各項(xiàng)擴(kuò)產(chǎn)、技改等活動(dòng)的開(kāi)展，導(dǎo)致用電設(shè)備增多、負(fù)荷量不斷加大以及負(fù)荷的性質(zhì)也發(fā)生變化，再加上線損及變壓囂損耗等因素。整個(gè)企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)也隨之下降。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù)；無(wú)功補(bǔ)償；經(jīng)濟(jì)效益；集中補(bǔ)償；分組補(bǔ)償

0背景

某氯堿集團(tuán)用電電源取自110KV東郊變電所和35KV螺絲崗交電所，經(jīng)集團(tuán)公司主變電所11萬(wàn)主變和4萬(wàn)主變共同為公司各生產(chǎn)分公司供電。集團(tuán)公司二級(jí)供電均為10KY/6KV線路經(jīng)二級(jí)變壓器轉(zhuǎn)化為380V/220V供生產(chǎn)照明使用。根據(jù)公司所在地電力局相關(guān)規(guī)定，對(duì)于公司用電費(fèi)用的結(jié)算采用以功率因素為結(jié)算依據(jù)，并以0.9為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)陀?.9時(shí)，按每低于0.01，增收電費(fèi)總額的0.5%，當(dāng)高于0.9時(shí)，按每高于0.01，減收電費(fèi)總額的0.15%。由于公司建成于上世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)多次擴(kuò)容、改造，但功率因數(shù)一直較低，企業(yè)每年用電總量達(dá)到2~3億度，由此可見(jiàn)采取無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾浴Ｔ谀壳皩?shí)踐中多采取并聯(lián)電容器的電容補(bǔ)償方式，安裝補(bǔ)償電容器有如下好處:(1)節(jié)能，減少損及；(2)減少供電路及變壓器內(nèi)的電壓降;(3)加變和供電路等電氣設(shè)備的電流備用量。

1無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕愋?/strong>

無(wú)功補(bǔ)償可以改善電壓質(zhì)量，提高功率因數(shù)，是電網(wǎng)采用的節(jié)能措施之配電網(wǎng)中常用的無(wú)功補(bǔ)償方式有就地補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、集中補(bǔ)償?shù)确绞剑硗饽承﹫?chǎng)合需根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)容補(bǔ)償。

(1)集中補(bǔ)償。

變電站內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變對(duì)無(wú)功容的需求，結(jié)合考慮供電壓區(qū)內(nèi)的無(wú)功潮流及配電線路和用戶的無(wú)功補(bǔ)償水平來(lái)確定無(wú)功補(bǔ)償容量。35KV變電站一般按主變?nèi)萘康?0%-15%來(lái)確定:110KV變電站可按15%-20%來(lái)確定。氯堿集團(tuán)的集中補(bǔ)償主要是對(duì)總變電所分出的9條10KV/6KV供電線路進(jìn)行補(bǔ)償。

1. 分組補(bǔ)償與自動(dòng)調(diào)容。

當(dāng)各用戶終端距主變較遠(yuǎn)時(shí)，宜在供電末端裝設(shè)分組補(bǔ)償裝置，結(jié)合用戶端的低壓補(bǔ)償，可以使線損大大降低，同時(shí)可以兼顧提升末端電壓的作用。分組補(bǔ)償通常在深入到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變壓器母線出線側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，又稱“隨器補(bǔ)償"。氯堿集團(tuán)各分廠約有17個(gè)二級(jí)變電所及40多個(gè)配電室，分布零散、數(shù)量眾多，因此補(bǔ)償?shù)囊饬x也非常重大。經(jīng)過(guò)數(shù)年的改造，現(xiàn)已對(duì)大部分變電所低壓母線側(cè)進(jìn)行了分組補(bǔ)償。考慮到實(shí)際生產(chǎn)時(shí)負(fù)荷時(shí)不斷變化的，因此在電容補(bǔ)償柜上采用了自動(dòng)補(bǔ)償控制器以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)容。

以氯堿集團(tuán)電化分廠氯變電所為例，氯變電所主要為處理工段生產(chǎn)供電，由一臺(tái)容量2500KVA變壓器將集團(tuán)公司主變10KV6#線，氯氫處理工段實(shí)際用電總負(fù)荷量約為2400KW，因此在低壓母線側(cè)，我們安裝兩臺(tái)無(wú)功補(bǔ)償控制柜，每臺(tái)包含6組自愈式低壓并聯(lián)電容(型號(hào)為BSMJ04-20-3，額定電容:398.00uF，額定電壓:04KV，額定電流:28.9A)，無(wú)功功率柜自身裝備自動(dòng)補(bǔ)償控制器，具備自動(dòng)投切功能，能根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)荷量自動(dòng)增減補(bǔ)償電容的投用數(shù)量。

1. 就地補(bǔ)償。

對(duì)于大型電機(jī)或者大功率用電設(shè)備宜裝設(shè)就地補(bǔ)償裝置。就地補(bǔ)償又稱“隨機(jī)《電動(dòng)機(jī))補(bǔ)償"，就地補(bǔ)償是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單以及見(jiàn)效的補(bǔ)償方式。在就地補(bǔ)償方式中，把電容器直接接在用電設(shè)備上，中間只加申熔斷器保護(hù)，用電設(shè)備投入時(shí)電容器跟著一起投入，切除時(shí)一塊切除，實(shí)現(xiàn)了很方便的無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，切除時(shí)用電設(shè)備的線圈就是電容器的放電線圈。

2償量計(jì)算

2.1用諾模圖求各低配的補(bǔ)償容量。

根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因素cos1和cos中2在左右兩座標(biāo)軸上取其相應(yīng)的兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線與系數(shù)K的座標(biāo)軸相交于第三點(diǎn)，此點(diǎn)為系數(shù)K的數(shù)值，補(bǔ)償容量Qc=K*Ppj。

2.2變器補(bǔ)償。

我們可以根據(jù)《工與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》提供的公式對(duì)補(bǔ)償量進(jìn)行計(jì)算。

2.3就地補(bǔ)償。

就地補(bǔ)償容量的選擇可按電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)荷軸慣性的大小分別確定。

(1)電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)性小時(shí)(如風(fēng)機(jī)一)，償容應(yīng)按不超過(guò)電機(jī)空載無(wú)功負(fù)荷選擇

(2)電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)軸性較大時(shí)(如用水等)，補(bǔ)償容量可按大于電機(jī)空載無(wú)功負(fù)荷Qo，在空載與負(fù)載額定無(wú)功負(fù)荷Qe之間選擇，即Qo<Qc<Qe0式中Q0=1.73UeIo，173UIssin中e，I為電機(jī)的額定電流，sin中為電機(jī)上的額定功率因數(shù)角的正弦值。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)因考慮到可采用無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償因此補(bǔ)償電容容量應(yīng)略大于實(shí)際需求補(bǔ)償量，或者留有一定裕量，以備擴(kuò)容之需。

3無(wú)功補(bǔ)償方案的經(jīng)濟(jì)分析

2009年度氯堿集團(tuán)總共用電量為266X10萬(wàn)度，按照合肥市工業(yè)用電平均價(jià)格0.6元/度計(jì)算，則：

(1)補(bǔ)償前功率因?yàn)?.87，每年多收電費(fèi)(僅以目前實(shí)際計(jì)算，尚未考慮今后增加的用電量)，2.66X104萬(wàn)度X06元X1.5%=239.4萬(wàn)元;(2)低配補(bǔ)償?shù)?.98，1.0，總進(jìn)線補(bǔ)償后功率因素為0.92，0.93時(shí)，每年減收電費(fèi)(僅以目前實(shí)際計(jì)算，尚未考今后增加的用電)，266X104萬(wàn)度X0.6元X0.3%=47.88萬(wàn)元，2.66X104萬(wàn)度X0.6元X045%=71.82萬(wàn)元。

4 安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型

4.1產(chǎn)品特點(diǎn)

(1)DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法，運(yùn)行穩(wěn)定；

(2)一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無(wú)功，可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

(3)具有完善的橋臂過(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)、裝置過(guò)溫保護(hù)功能；

(4)模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；

(7)多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；

4.2型號(hào)說(shuō)明

4.3尺寸說(shuō)明

4.4產(chǎn)品實(shí)物展示

ANAPF有源濾波器

5 安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型

5.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元，晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找適宜投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切，具有過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能。

5.2型號(hào)說(shuō)明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

5.3產(chǎn)品實(shí)物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無(wú)功補(bǔ)償裝置智能電容方案

6結(jié)束語(yǔ)

由上文分析可見(jiàn)，采用無(wú)功補(bǔ)償方式提高企業(yè)電網(wǎng)功率因數(shù)，成本低投資回收速度快，具有非常強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益，因此值得大力推廣。但是在無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)補(bǔ)償特點(diǎn)有所了解，這樣才能分清主次，使補(bǔ)償效果更佳。

另外，還要根據(jù)負(fù)荷的特征來(lái)判定究竟需要采取何種補(bǔ)償方式。常見(jiàn)的負(fù)荷特征劃分為;三相平衡靜態(tài)負(fù)荷、三相不平衡靜態(tài)負(fù)、三相平衡頻第變化負(fù)荷和三相不平衡頻繁變化負(fù)荷，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)針對(duì)不同的特性來(lái)選擇三相共補(bǔ)、分相補(bǔ)償以及混合補(bǔ)償?shù)姆绞健＿€有常見(jiàn)的情況就是在電容回路中串聯(lián)6%或12%非調(diào)諧濾波電抗用于破壞電容與系統(tǒng)的并聯(lián)諧振，部分吸收系統(tǒng)中的3、57次及上，從而使補(bǔ)償更加面合

參考文獻(xiàn):

1. 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組編，工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)《第三版)，北京:中國(guó)電力出版，2005.

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[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版