鄧馥郁
摘 要:工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償,已經(jīng)成為當(dāng)前各工廠(chǎng)節(jié)能降耗常用的措施。本文首先分析了工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康暮鸵饬x,并對(duì)工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行分析和比較,最后探討了工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇,為工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)提供資料參考。
關(guān)鍵詞:工廠(chǎng);供配電系統(tǒng);無(wú)功補(bǔ)償;分析
工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)在工作中,系統(tǒng)輸出的功率包含有功功率和無(wú)功功率兩部分,有功功率是用電設(shè)備直接消耗電能,將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能、化學(xué)能的過(guò)程。無(wú)功功率則是指電磁元件建立磁場(chǎng)、電容建立電場(chǎng)所占用的電能。為了降低工程供配電系統(tǒng)的能耗,提高其做工效率,工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)一般都會(huì)涉及無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng),以增加供配電系統(tǒng)有功功率的比例常數(shù),實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)電能消耗,縮減成本的目的。工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償一般分為集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償三種方式,這三種方式分別適用于不同補(bǔ)償要求的供配電系統(tǒng)。因此,如何為工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償,則成為工廠(chǎng)提高功率因數(shù),提高設(shè)備管理水平的工作重點(diǎn)。
一、工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康暮鸵饬x
工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償,主要作用是能夠提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù),從而以更小的能耗完成生產(chǎn)任務(wù)。優(yōu)秀的供配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì),對(duì)工廠(chǎng)的日常生產(chǎn)和發(fā)展有如下益處。
1)減少工程電費(fèi)支出。工廠(chǎng)在日常生產(chǎn)中,電費(fèi)在生產(chǎn)成本中占比較大的部分,如果想要提高生產(chǎn)利潤(rùn),就必須最大化降低供電成本,以實(shí)現(xiàn)縮減生產(chǎn)成本的目的。供電公司銷(xiāo)售的電能,是以功率作為單位計(jì)算的,工廠(chǎng)在生產(chǎn)使用和消耗電能時(shí),電能做工卻分為有用功率和無(wú)用功率兩部分,如果生產(chǎn)中無(wú)用功率較大,必然會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)中消耗電能增大,提高工廠(chǎng)的生產(chǎn)成本,降低利潤(rùn)。通過(guò)為供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償,則能夠有效的降低無(wú)功功率做功消耗的電能,提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù),以更少的電能完成更多的生產(chǎn)任務(wù),實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能,提高利潤(rùn)的目的。
2)改善電壓質(zhì)量。工廠(chǎng)無(wú)功功率的增加,會(huì)直接導(dǎo)致工廠(chǎng)電壓損失加大。而電壓損失加大,無(wú)疑會(huì)影響工廠(chǎng)設(shè)備的供電穩(wěn)定性和設(shè)備的正常運(yùn)行。供配電系統(tǒng)采用無(wú)功補(bǔ)償,能夠有效的提高功率因數(shù),改善供配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量,穩(wěn)定負(fù)載電壓,提高供電電壓穩(wěn)定性和設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性,確保設(shè)備安全和產(chǎn)品質(zhì)量。
3)降低選擇變壓器的額定容量。采用無(wú)功補(bǔ)償后,工廠(chǎng)在生產(chǎn)中變壓器的視在功率能夠有效降低。這意味著工廠(chǎng)在選擇變壓器時(shí),可以選擇小容量變壓器即能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。小容量變壓器不僅成本投資小,而且其能耗也更低,能夠有效降低工廠(chǎng)的生產(chǎn)總成本,提高利潤(rùn)。
4)減少電能損失。無(wú)用功率的增加,意味著工廠(chǎng)在生產(chǎn)時(shí)要耗費(fèi)更多的電能才能完成生產(chǎn)任務(wù),這無(wú)疑加大了工廠(chǎng)的電能損失。除此之外,供電系統(tǒng)線(xiàn)路的功率損耗也會(huì)隨著無(wú)用功的增加而加大,導(dǎo)致工廠(chǎng)電能損失加重。采用無(wú)功補(bǔ)償,能夠降低變壓器繞組中的電流,有效減少供電線(xiàn)路的電能損耗,減少工程生產(chǎn)中的電能損失。
二、工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞郊氨容^
工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償方式有很多,不同的無(wú)功補(bǔ)償方式,適用于不同生產(chǎn)規(guī)模的工廠(chǎng),其投資和補(bǔ)償效果也有明顯區(qū)別。在構(gòu)建工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償時(shí),要對(duì)不同的無(wú)功補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)了然于心,并根據(jù)工廠(chǎng)的規(guī)模和實(shí)際生產(chǎn)需要,合理的選擇補(bǔ)償方式,以提高工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)性和適用性。
(一)高壓集中補(bǔ)償
高壓集中補(bǔ)償是指將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠(chǎng)變配電所的6~10kv母線(xiàn)上,這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償6~10kv母線(xiàn)前所有線(xiàn)路的無(wú)功功率。高壓集中補(bǔ)償雖然能夠?qū)S(chǎng)生產(chǎn)無(wú)用功率進(jìn)行補(bǔ)償,但卻補(bǔ)償效果較差。但由于高壓集中補(bǔ)償施工簡(jiǎn)單、投資小、便于集中維護(hù),因此這種補(bǔ)償方式在很多大中型工廠(chǎng)中仍然有著比較廣泛的應(yīng)用。
(二)低壓集中補(bǔ)償
低壓集中補(bǔ)償就是將無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備用于工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的低壓母線(xiàn)上,以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,控制電容器投切。但電容器投切是整組進(jìn)行的,因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓用電系統(tǒng)平滑的無(wú)功補(bǔ)償調(diào)節(jié)。低壓集中補(bǔ)償在工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償中應(yīng)用也比較廣泛,這種補(bǔ)償方式有著接線(xiàn)清晰明了,運(yùn)行維護(hù)工作量小,明顯提高配變利用率等作用,該方法還能夠有效降低電能損耗,經(jīng)濟(jì)性較高。
(三)分散就地補(bǔ)償
分散就地補(bǔ)償也叫做單臺(tái)電機(jī)就地補(bǔ)償,這種無(wú)功補(bǔ)償是針對(duì)工廠(chǎng)生產(chǎn)體系中耗電量巨大的設(shè)備單獨(dú)補(bǔ)償?shù)囊环N無(wú)功補(bǔ)償方式。分散補(bǔ)償裝置是將補(bǔ)償裝置安裝在需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)膫€(gè)別容量較大且負(fù)荷較平穩(wěn)的用電設(shè)備旁邊。補(bǔ)償裝置一般與用電設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行和斷開(kāi)。該補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位以前所有的高低壓線(xiàn)路及變壓器的無(wú)功功率,能最恰當(dāng)?shù)亟档拖到y(tǒng)的損耗和維持系統(tǒng)的電壓水平,因此補(bǔ)償效果最好。但分散就地補(bǔ)償需要根據(jù)實(shí)際情況選擇使用,不能取代高壓集中補(bǔ)償和低壓集中補(bǔ)償。而且分散就地補(bǔ)償不適用于大容量電力的電子裝置,因?yàn)榇笕萘抗╇娧b置會(huì)產(chǎn)生高次諧波,采用分散就地補(bǔ)償會(huì)加大諧波次數(shù),影響供電質(zhì)量,并對(duì)附近電子設(shè)備帶來(lái)巨大影響。對(duì)于電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)輪換的設(shè)備,也不宜采用這種補(bǔ)償方式,以免產(chǎn)生不必要的能耗。最后,就地補(bǔ)償還要使用專(zhuān)用電力電容器,不能采用普通電力電容器,這無(wú)疑會(huì)加大投資額度,經(jīng)濟(jì)性較差。
三、工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇
(一)常規(guī)補(bǔ)償裝置的選擇
工廠(chǎng)生產(chǎn)中供配電系統(tǒng)常用的無(wú)功補(bǔ)償裝置是由電容器組、電容器支路保護(hù)、投切開(kāi)關(guān)和自動(dòng)補(bǔ)償裝置組成的,這種能夠?qū)崿F(xiàn)分組自動(dòng)投切的補(bǔ)償裝置在使用中必須避免電容組的頻繁開(kāi)合,以提高電容的使用壽命,降低保養(yǎng)和維護(hù)的工作量。因此,在選擇常規(guī)補(bǔ)償裝置時(shí),應(yīng)該先投入先切除,采用輪換循環(huán)投切使用的原則,實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)補(bǔ)償裝置的有效保護(hù),提高其使用壽命,降低投資和保養(yǎng)維護(hù)成本。
(二)串聯(lián)電抗器
由于現(xiàn)在工廠(chǎng)中多有波動(dòng)性、沖擊性負(fù)荷, 這些設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量諧波,引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)、閃變及三相不平衡,影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行。雖然電容器本身具備一定的抗諧波能力,但同時(shí)也有放大諧波的副作用。諧波含量過(guò)大時(shí),會(huì)對(duì)電容器的壽命產(chǎn)生影響,甚至造成電容器的過(guò)早損壞,由于電容器對(duì)諧波的放大作用,將使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重,因而在有較大諧波干擾時(shí),需要補(bǔ)償無(wú)功功率的地點(diǎn)考慮增加濾波裝置。
綜上所述,隨著我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償已經(jīng)受到各領(lǐng)域的高度重視。工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償,是實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)節(jié)能降耗的有效措施,有助于工廠(chǎng)生產(chǎn)效率的提高和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪x擇和設(shè)計(jì)時(shí),一定要綜合考慮工廠(chǎng)的生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)設(shè)備特點(diǎn),科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償方式,在降低無(wú)功補(bǔ)償資金投入量和維護(hù)保養(yǎng)工作量的同時(shí),降低工廠(chǎng)生產(chǎn)的能耗,提高經(jīng)濟(jì)效益。
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