李 智

（南南鋁業(yè)股份有限公司，南寧 530031）

南南鋁業(yè)股份有限公司在現有供配電網的基礎上，針對10 kV變壓器低壓配電線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗大、電能質量差等問題，對全公司電網線路功率因數進行測試研究，提出切合實際的無功補償方式，改善電能質量，降低電能損耗，挖掘供電設備潛力，實現節(jié)能降耗。

隨著企業(yè)鋁加工規(guī)模的不斷擴大，用電大負荷、非線性負荷用戶迅猛增長，對本來無功配置不足的配電網又加重了負擔。因此，加強中低壓配網無功補償的優(yōu)化配置，保持無功平衡，對于保證電能質量、降低電網損耗、提高電網的輸送能力和設備利用率具有重要的作用和意義。

1 計算無功補償的條件

變電站的無功補償一般原則是就地補償，所以大型的高電壓的變電所一般不需要無功補償，不遠距離輸送無功，只有在110 kV及以下的變電所10 kV母線上才需要無功補償。

（1）在輕負荷時不允許過補償，否則由于無功補償容量過大，會使功率因數超前，向電網倒送無功，是不經濟的。

（2）在不同功率因數的條件下，每千乏補償容量取得的補償效益是不相同的。功率因數愈高時，每千乏補償容量對減少無功功率在輸送過程中造成的損耗的作用，將相應變小。如提高后的功率因數接近1，則補償設備的投資將增加，投資的效益將減小。因此通常情況下，將功率因數提高到0.90左右為宜。合理的無功補償，是取得最佳技術經濟效益的原則。

2 對若干補償方式的比較

電力系統(tǒng)中現有的無功補償設備有無功靜止補償裝置和無功動態(tài)補償裝置2類，前者包括并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器，后者包括同步補償機（調相機）和靜止型無功動態(tài)補償裝置（SVS）。并聯(lián)電抗器的功能是：①吸收容性電流，補償容性無功，使系統(tǒng)達到無功平衡；②可削弱電容效應，限制系統(tǒng)的工頻電壓升高及操作過電壓。其不足之處是容量固定的并聯(lián)電抗器，當線路傳輸功率接近自然功率時，會使線路電壓過分降低，且造成附加有功損耗，但若將其切除，則線路在某些情況下又可能因失去補償而產生不能允許的過電壓。

改進方法是采用可控電抗器，它借助控制回路直流的勵磁，改變鐵心的飽和度（即工作點），從而達到平滑調節(jié)無功輸出的目的。工業(yè)上采用：①同步電動機和同步調相機；②采用移相電容器。目前大多數以采用移相電容器為主。

3 無功補償方案的選擇與可行性分析

目前，南南鋁業(yè)公司變電站供電系統(tǒng)在10 kV高壓配電線路中已進行了并聯(lián)電容器組集中補償，經測試功率因數達到0.94。而在全公司10 kV變壓器低壓配電側線路中還未安裝并聯(lián)電容器組進行功率因數補償，各分廠低壓線路測試功率因數約為0.72左右。而通常情況下，合理的補償可將功率因數提高到0.9左右。采取的技術方案如下，集中補償方式：即在各分廠的10 kV變壓器低壓側加裝無功補償設備，實行自動補償方式，將功率因數從原來的0.72提高到0.9左右。

可行性分析：

（1）加裝無功補償設備后，功率因數從原來的0.72提高到0.9，線路有功損耗降低的百分數為：

ΔP%=（1-0.722/0.92）×100%≈36%。

即線路有功損耗可降低約為36%。

（2）可以少占供電設備容量，三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數的提高，從而增加了變壓器的容量。當功率因數提高為0.9時，增加的變壓器容量百分數=（0.9/0.72-1）×100%=25%。即可以少占用25%的供電設備容量。

例如，就公司供電現狀來看，擠壓廠西頭用電負荷較大，用電較為緊張。由于現有變壓器容量有限，經常處于超負荷運行狀態(tài)?，F在在用的2×1 600 kVA變壓器和一臺2 000 kVA變壓器，目前的功率因數為0.74，變壓器的供電能力分別為2 368 kVA和1 480 kVA。

如果安裝無功補償設備，采用補償措施使功率因數提高為0.9時，變壓器的供電能力可分別提高到2 880 kVA和1 800 kVA。

由此可見，補償后提高了變壓器的利用率，可以緩解目前擠壓廠西頭用電緊張的狀況。

（3）功率因數提高后，經實際檢測數據分析，線路的電能損耗可減少總電量的10%左右。按2008年公司全年的用電量3 966萬kWh計算，可以節(jié)電：

ΔE（節(jié)電量）=3 966萬kWh×10%=396.6萬kWh。

按目前的工業(yè)電價0.443 8元/kWh計算，年節(jié)電費用176萬元。

（4）可以改善供電電能質量。電網中無功補償設備的合理配置，與電網的供電電壓質量關系十分密切。合理安裝補償設備可以改善電壓質量。

4 補償措施與方案

安裝無功補償設備進行無功補償，在確定補償容量時，不宜一味強求高功率因數。實踐證明，把功率因數從0.9提高到1.0所需的補償容量與從0.8提高到0.9的補償容量差不多，但前者的降損幅度卻差不多是后者降損幅度的一半。所以，不能強求高補償度，應與投資效益綜合考慮。一般情況下，可確定補償后的功率因數在0.9～0.95。在補償過程中要嚴防過補償，向系統(tǒng)倒送無功。因為多余的無功功率會抬高運行電壓，影響到設備的安全運行，同時，會加大網絡損耗，降低節(jié)能效果，所以必須采取措施防止向系統(tǒng)倒送無功功率。

項目采用跟蹤補償，將低壓電容器組補償在配變低壓側0.4 kV母線上的補償方式，即在各分廠的配變低壓側安裝全自動智能型低壓功率因數控制器，根據各分廠的實際功率因數情況自動進行投切，按設定值自動進行容量補償，避免了采用人工切投并聯(lián)電容器時補償容量不準確的缺陷，而且功率因數可在控制器上直觀顯示，提高設備運行的可靠性，大大減少運行維護工作量，最大限度地提高功率因數，以達到改善電能質量、降低電能損耗，進而提高經濟效益的目的。

無功補償設備根據各分廠的負荷大小、功率因數情況進行確定，安裝在各分廠的低壓配電室內，并接在0.4 kV母線上。由各分廠的電氣工程技術人員進行維護，以便無功補償設備能夠得到及時、到位的維護。

5 取得的效果

2007年1至4月，全公司的平均功率因數為0.91，線路損耗為650 574 kW。與同期相比，2008年1至4月，全公司的平均功率因數提高到0.94，線路損耗為379 202 kW，線損降低了41.7%。

擠壓廠未安裝無功補償設備的數據：2007年1至4月，擠壓廠用電消耗總量8 798 620 kWh，單產消耗量1 022 kWh，單產消耗費用440.6元。2008年初安裝了無功補償設備的數據：2008年1至4月，擠壓廠用電消耗總量8 992 085 kWh，單產消耗量950.6 kWh，單產消耗費用409.72元。

功率因數提高后，變壓器的供電能力得到了提高，不但可以緩解目前公司部分供電線路用電緊張的狀況，而且達到節(jié)能降耗、提高經濟效益的良好目的。由于公司供電線路的功率因數平均達到0.94左右，得到供電公司的認可，公司每月得到供電公司3萬元功率因數的節(jié)能獎勵。

［1］ GB 50052—1995，供電系統(tǒng)設計規(guī)范［S］.

［2］ 靳希才.工業(yè)企業(yè)供電［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

［3］ 吳希再，熊信銀，張國強，等.電力工程［M］.武漢：華中科技大學出版社，2004.