淺談安科瑞無功補償在化工企業的應用

任運業

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：化工企業用電設備功率大、耗能高，并隨著各項擴產、技改等活動的開展，導致用電設備增多、負荷量不斷加大以及負荷的性質也發生變化，再加上線損及變壓囂損耗等因素。整個企業電網的功率因數也隨之下降。

關鍵詞：功率因數；無功補償；經濟效益；集中補償；分組補償

0背景

某氯堿集團用電電源取自110KV東郊變電所和35KV螺絲崗交電所，經集團公司主變電所11萬主變和4萬主變共同為公司各生產分公司供電。集團公司二級供電均為10KY/6KV線路經二級變壓器轉化為380V/220V供生產照明使用。根據公司所在地電力局相關規定，對于公司用電費用的結算采用以功率因素為結算依據，并以0.9為標準，當低于0.9時，按每低于0.01，增收電費總額的0.5%，當高于0.9時，按每高于0.01，減收電費總額的0.15%。由于公司建成于上世紀50年代，經過多次擴容、改造，但功率因數一直較低，企業每年用電總量達到2~3億度，由此可見采取無功補償的重要性。在目前實踐中多采取并聯電容器的電容補償方式，安裝補償電容器有如下好處:(1)節能，減少損及；(2)減少供電路及變壓器內的電壓降;(3)加變和供電路等電氣設備的電流備用量。

1無功補償的主要類型

無功補償可以改善電壓質量，提高功率因數，是電網采用的節能措施之配電網中常用的無功補償方式有就地補償、分散補償、集中補償等方式，另外某些場合需根據要求進行調容補償。

(1)集中補償。

變電站內的無功補償，主要是補償主變對無功容的需求，結合考慮供電壓區內的無功潮流及配電線路和用戶的無功補償水平來確定無功補償容量。35KV變電站一般按主變容量的10%-15%來確定:110KV變電站可按15%-20%來確定。氯堿集團的集中補償主要是對總變電所分出的9條10KV/6KV供電線路進行補償。

1. 分組補償與自動調容。

當各用戶終端距主變較遠時，宜在供電末端裝設分組補償裝置，結合用戶端的低壓補償，可以使線損大大降低，同時可以兼顧提升末端電壓的作用。分組補償通常在深入到生產現場的變壓器母線出線側進行補償，又稱“隨器補償"。氯堿集團各分廠約有17個二級變電所及40多個配電室，分布零散、數量眾多，因此補償的意義也非常重大。經過數年的改造，現已對大部分變電所低壓母線側進行了分組補償。考慮到實際生產時負荷時不斷變化的，因此在電容補償柜上采用了自動補償控制器以實現自動調容。

以氯堿集團電化分廠氯變電所為例，氯變電所主要為處理工段生產供電，由一臺容量2500KVA變壓器將集團公司主變10KV6#線，氯氫處理工段實際用電總負荷量約為2400KW，因此在低壓母線側，我們安裝兩臺無功補償控制柜，每臺包含6組自愈式低壓并聯電容(型號為BSMJ04-20-3，額定電容:398.00uF，額定電壓:04KV，額定電流:28.9A)，無功功率柜自身裝備自動補償控制器，具備自動投切功能，能根據實時負荷量自動增減補償電容的投用數量。

1. 就地補償。

對于大型電機或者大功率用電設備宜裝設就地補償裝置。就地補償又稱“隨機《電動機)補償"，就地補償是經濟、簡單以及見效的補償方式。在就地補償方式中，把電容器直接接在用電設備上，中間只加申熔斷器保護，用電設備投入時電容器跟著一起投入，切除時一塊切除，實現了很方便的無功自動補償，切除時用電設備的線圈就是電容器的放電線圈。

2償量計算

2.1用諾模圖求各低配的補償容量。

根據補償前后的功率因素cos1和cos中2在左右兩座標軸上取其相應的兩點，兩點連線與系數K的座標軸相交于第三點，此點為系數K的數值，補償容量Qc=K*Ppj。

2.2變器補償。

我們可以根據《工與民用配電設計手冊》提供的公式對補償量進行計算。

2.3就地補償。

就地補償容量的選擇可按電動機所帶機械負荷軸慣性的大小分別確定。

(1)電動機所帶機械負性小時(如風機一)，償容應按不超過電機空載無功負荷選擇

(2)電動機所帶機械負軸性較大時(如用水等)，補償容量可按大于電機空載無功負荷Qo，在空載與負載額定無功負荷Qe之間選擇，即Qo<Qc<Qe0式中Q0=1.73UeIo，173UIssin中e，I為電機的額定電流，sin中為電機上的額定功率因數角的正弦值。

在實際應用時因考慮到可采用無功功率自動補償控制器進行自動補償因此補償電容容量應略大于實際需求補償量，或者留有一定裕量，以備擴容之需。

3無功補償方案的經濟分析

2009年度氯堿集團總共用電量為266X10萬度，按照合肥市工業用電平均價格0.6元/度計算，則：

(1)補償前功率因為0.87，每年多收電費(僅以目前實際計算，尚未考慮今后增加的用電量)，2.66X104萬度X06元X1.5%=239.4萬元;(2)低配補償到0.98，1.0，總進線補償后功率因素為0.92，0.93時，每年減收電費(僅以目前實際計算，尚未考今后增加的用電)，266X104萬度X0.6元X0.3%=47.88萬元，2.66X104萬度X0.6元X045%=71.82萬元。

4 安科瑞APF有源濾波器產品選型

4.1產品特點

(1)DSP+FPGA控制方式，響應時間短，全數字控制算法，運行穩定；

(2)一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；

(3)具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

(4)模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現參數設置和控制，使用方便，易于操作和維護；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

(7)多機并聯，達到較高的電流輸出等級；

4.2型號說明

4.3尺寸說明

4.4產品實物展示

ANAPF有源濾波器

5 安科瑞智能電容器產品選型

5.1產品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現代電網對無功補償的更高要求。

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、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找適宜投入（切除）點，實現過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

5.2型號說明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

5.3產品實物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

6結束語

由上文分析可見，采用無功補償方式提高企業電網功率因數，成本低投資回收速度快，具有非常強的經濟效益，因此值得大力推廣。但是在無功補償過程中，應該對電網的各個環節補償特點有所了解，這樣才能分清主次，使補償效果更佳。

另外，還要根據負荷的特征來判定究竟需要采取何種補償方式。常見的負荷特征劃分為;三相平衡靜態負荷、三相不平衡靜態負、三相平衡頻第變化負荷和三相不平衡頻繁變化負荷，在實際應用中應針對不同的特性來選擇三相共補、分相補償以及混合補償的方式。還有常見的情況就是在電容回路中串聯6%或12%非調諧濾波電抗用于破壞電容與系統的并聯諧振，部分吸收系統中的3、57次及上，從而使補償更加面合

參考文獻:

1. 中國航空工業規劃設計研究院組編，工業與民用配電設計手冊《第三版)，北京:中國電力出版，2005.

2. 孔令杰.淺談無功補償在化工企業的應用[J].硅谷,2010(23):151.

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版

作者簡介

任運業，男,現任職于安科瑞電氣股份有限公司。