低壓無功動態補償裝置的節能降耗

1、概況

某金礦一車間變配電室供電係統為6kV供電，其中容量為1600kV•A的6/0。4kV變壓器一台，變壓器的負載率在65%左右，主要負載為交流電動機(感性負載)和部分變頻器(諧波性負載)，總體的功率因數在0。75左右。為了提高功率因數，減少不必要的電費支出，根據電網參數，設計了一台自動投切的低壓無功動態補償裝置，通過該裝置投入使用，節能效果很好，減少了電費支出。

2、無功補償的設計

　　2．1設計理論計算

　　根據變壓器的容量、負載情況、負載率及補償前的功率因數等參數來確定采用就地集中補償的方案較合適。

　　2．2補償裝置元件的選用

　　2．2．1補償電容器

　　采用KYLBC0.45式電力濾波電容器，采用△聯結，內部有並聯放電電阻，該產品性能可靠，壽命長，具防燃、防爆等特點。

　　2．2．2無功補償

　　采用KYWK2000抗諧波無功補償，適用於低壓配電係統電容器補償裝置的自動調節，使功率因數達到用戶預定狀態，提高電力變壓器的利用效率，減少線損，改善供電的電質量。

　　2．2．3主開關、支路熔斷器及電容投切開關

　　主開關選用帶熔斷器的刀開關，穩態電流容量為無功補償電容器投入時總電流的1。43～1。55倍，支路熔斷器的選擇按照電容器額定電流的1。43～1。55倍。電容投切開關選用KYKCS無功動補調節器是一種能夠對電力並聯電容器進行快速投切的電子型無觸點功率器件模塊，其電氣結構主要由大功率反並聯晶閘管模塊，隔離電路，觸發電路，同步電路、保護電路及驅動電路組成，控製邏輯電壓0V（截止），12V（導通）。同時本調節器的控製電路與控製器的控製信號采用光耦隔離以避免相互乾擾。本開關具有安裝簡單，維護方便，響應速度快，投切無湧流，工作無噪音，運行穩定可靠，缺相保護等特點。是無功功率動態補償裝置用投切電容器組的理想器件。

2．2．4電抗器

電抗器選用KY-Dr濾波電抗器用於低壓濾波櫃中，與濾波電容器相串聯，調諧至某一諧振頻率，用來吸收電網中相應頻率的諧波電流。低壓電網中有大量整流、變流、變頻裝置等諧波源，其產生的高次諧波會嚴重危害主變及係統中其它電器設備的**運行。濾波電抗器與電容器相串聯後，不但能有效地吸收電網諧波，而且提高了係統的功率因數，對於係統的**運行起到了較大的作用。

3補償裝置應用後的節能效益

　　(1)采用無功補償後，為用電負載提供了近100%的無功功率。因幾乎所有的負載都是感性負載，感性負載運行時需要大量的無功功率。無功補償裝置這時就能提供感性負載所需要交換的無功功率，因此，電網的功率因數就得到了極大的提高，並由此帶來了一係列的節能效果。

　　(2)提高了供配電設備的供電能力。供配電設備的供電能力主要由線路輸出能力和配電變壓器的容量來決定的，對於一定容量的用電負載，當其有功功率為一定值時，功率因數越低，需要提供的電流越大;進行無功補償後，負荷需要的無功部分由補償電容器來提供，線路和變壓器隻需要提供有功功率即可，因此線路和變壓器上的電流大大的降低，可以滿足更多的負荷需求，相對來說也就提高了供配電設備的供電能力。

　　(3)降低了配電變壓器及線路的損耗。根據以上的量性分析和實際情況，由於供電線路和變壓器的電流降低，變壓器與線路上的損耗與電流的平方成正比，因此電流減少，損耗也就大大減少了。

　　(4)提高了供電末端的電壓質量。供電線路上的電壓損耗量是與其通過的電流成正比的，補償後的線路上的電流明顯減少，線路上的電壓損耗也就大大降低，提高了原先電壓較低的供電末端電壓，因此提高了供電末端的電壓質量。

　　(5)減少電費開支。安裝低壓無功補償裝置後，降低了供電線路和變壓器的有功功率損耗，提高了係統的功率因數。

4、注意事項

　　4．1補償方式的選擇

　　低壓無功補償裝置的方式主要有集中補償、分散補償、就地補償及混合補償，要根據現場設備的情況來確定，每種補償都有自己的優缺點，需綜合考慮以確定補償方式。

　　4．2無功補償容量的確定

根據負載情況和負載特性來確定比較可行。通過負載和補償前的功率因數及變壓器的容量，通過理論計算來確定補償電容器的容量比較科學，選擇補償容量過大，造成補償裝置的浪費;過少，補償裝置的意義就冇有發揮出來，所以，補償裝置容量的確定是十分重要的。

　　4．3目標功率因數的確定

　　供電部門對功率因數的要**大於0。9，為了發揮無功補償裝置的*大效益和資金投入的問題，選取功率因數在0。95的比較合理，但考慮到變壓器和輸電線路所消耗的無功功率仍由電網提供，因此目標功率因數一般確定為O。96，這樣，就能充分發揮無功補償裝置的節能效益，並且還可得到供電部門的電費獎勵。

　　4．4高次諧波的問題

　　電網中大量的非線性負載的使用產生了大量的諧波並在電網中流動，而諧波是無功補償電容的大敵，甚至將造成電容器過載，引起切換電容開關損壞，所以由接觸器投切電容改為無觸點的晶閘管來投切電容比較好，可減少電容投切時對電網的衝擊，減少事故發生率。如果負載是比較單一穩定的感性負載，可不裝電抗器。這樣可減少補償裝置的資金投入，如負載中有大量的變頻設備等，就要加裝電抗器來抑製諧波，防止因諧波引起的各種故障。

5、結束語

　　安裝無功補償是提高供電電網功率因數，減少供配電設備及輸電線路有功電能損耗的有效節能措施。補償裝置的安裝，給企業帶來了一定的經濟效益和社會效益，是值得推廣的一種節能有效措施。