浅谈综合性电容无功补偿方式的实际应用

冶　金能源　２１卷２期２００２．３　浅谈综合性电容无功补偿方式的实际应用　刘宏雄　（甘肃省酒钢河西堡铁厂）　摘要通过对单一补偿方式的分析，介绍了综台性电容无功补偿方式在实际应用中的效果　综台性无功补偿应用效果　关键词ＢＲＩＥＦ　ＤＩＳＣＵＳＳＩｏＮ　ｏＮ　ＰＲＡＣＴＩＣＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ　ｏＦ　ＣｏＭＰＲＥＨＥＮＳＩＶＥ　ＣＡＰＡＣｒｒＩＶＥ　ＷＡＴｒＬＥＳＳ　ＣｏＭＰＥＮＳＡＴＩｏＮ　Ｌｉｕ　Ｈｏｎｇｘｌｏｎｇ　（Ｊｉｕｇａｎｇ　Ｈｅｘｉｐｕ　Ｉｒｏｎ—ｍａｋｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ）　Ａｂｓｔｔａｃｔ　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｅｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｗａｔｔｌｅｓｓ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａ１）－ａｌｎｇ　ｓｉｒ￣ｇｌｅ。Ⅻ１Ｄｅｎｓａｆｉ０ｎ　Ｋｅｙ￣ｏｒｄｓ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｗａｔｔｌｅｓｓ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｐｐ［ｉｃａｔｉｏｎ　１概述　负载能力。根据Ｐ＝ｓ－ｃｏｓＯ当功率因数ｃｎｓ０　＝ｌ，有功功率Ｐ等于变压器的视在功率ｓ，　而一般自然功率因数在０．６～０．７之间，如不　近年来企业中普遍利用并联电容器进行供　用电线网的无功补偿，提高电网的功率因数，　降低供电线路的电流，减少了线损，取得了较　好的效果。但不同的补偿方式，在实际中的补　偿效果仍有所差异。若能根据具体情况，选用　综合性的全方位补偿方式进行补偿，克服单一　补偿方式的不足，其补偿效果会更好。　２几种单一补偿方式的浅析　进行补偿，供电变压器的效率就很难提高。例　如，１Ｏ００ｋＶＡ的变压器仅能带６００～７００ｋＷ　的有效功率。特别是自动补偿，功率因数可控　制到０．９５～０．９８，其增容效果更为显著。电　容器的充、放电功能，可以有效地稳定电压，　提高供电质量。电容器的安装环境也可以选择　有利于日常维护、保养的地方，有利于延长电　２．１高压电容无功补偿　对提高总回路功率因数的效果最为显著。　根据Ｃ＝Ｐ（ｔｇｏ１一ｔｇｏ２）／（　Ｕ　），在功率　容器的使用寿命。但其缺点是不能解决低压网　络内部无功电流的流动，补偿容量大，投入资　金高。特别是自动补偿，按循环方式投、切，　被切除的电容要有充足的放电时问，才能再次　投入，电容配置容量相对较大，相应损耗也　Ｐ、频率６０相同的条件下，电压ｕ较高时，　就可以用较小的电容量ｃ，较大幅度地提高电　网的功率因数。但对企业节电效果不如低压供　网和用电设备的直接补偿。　大　固定补偿虽然投资小，但如果补偿的容量　过大，在低负荷时，易出现过补现象。在开、　停过程中涌流较大，易造成设备损坏。　２、３无功功率就地补偿　在电机等感性负载旁和电容器直接并联，　与电机等同开、同停，停机后电容器通过电机　２．２低压集中电容无功补偿　集中补偿分为固定容量补偿和自动补偿，　均可最大限度地挖掘变压器的容量潜力，增大　墓昱　肃　。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２１卷２期２００２．３　冶　金直接放电，电容器不再另需放电装置：运行　时，电机所需无功由电容器就地供给，能量交　换距离最短，可以最大限度的降低线路的电　流。在线路相同的条件下，线路损耗和电流的　平方成正比，所以电容就地补偿，节电效果最　好，投资也小。特别是能够有效抑制设备瞬间　出现的电流波动冲击电网。但是一般工业生　产，现场环境相对较差，特别是冶金企业，金　属粉尘含量高，维护、保养若不能定时进行，　往往最易损坏。同时，对于频繁操作的设备，　由于瞬间大电流的频繁冲击，也是造成电容器　易损坏的一个原因，所以使用寿命短。由于随　机开、停，电容器的有效使用率也最低。　２．４低压分散无功补偿　在变压器低压侧的输电线路中，分散进行　电容器固定容量的补偿，克服了集中固定补偿　中容量较大时的涌流过大等问题，并能有效的　增大配电线网的供电能力，节电效果较好。其　优点是在低负荷时．可以相应停运数组，以防　过补　投资较为经济。其缺点是需要人工频繁　投、切。在投、切不及时或投、切容量不合适　时，也易造成过补或欠补现象。　３补偿方式的选择和优化　３．１补偿方式的选择　为了能够利用较少的投入，取得较好的补　偿效果，需要根据电网的供电形式进行全面细　致的分析，针对生产中存在的主要问题，综合　性的全方位考虑选择无功补偿的方式。　（１）线路中仅有高压电机，可选择高压无　功补偿，以提高功率因数为主要目的。　（２）线路中仅带变压器只有低压系统时，　有如下两种情况：　①在所带设备容量较小、负荷稳定，可选　择低压集中补偿和就地补偿相结合的方式。　②在所带设备容量较大、负荷变化大，需　要选用低压自动补偿和就地补偿相结合的补偿　方式。就地补偿仅侧重于一些负荷较大或易冲　击电网的设备。　能源　４９　（３）线路中既带有高压电机又带有低压系　统。设备多、容量大．选用高压补偿、低压集　中补偿或分散补偿、就地补偿等综合性的全方　位补偿力式较好，可以达到优势互补。　３．２补偿容量的确定　（１）按公式计算　已知感性负载的实际功率Ｐ、补偿前的功　率因数　０。、补偿后要达到的功率因数　ｃ（）ｓ０ｚ，所需补偿电容器的容量Ｑ可按下式计　算：　Ｑ＝Ｐ・（￣／１／ｏ。ｓ２。ｌ一１一√１／ｂ０ｓ２　一１）ｋｖａｒ　或Ｑ＝Ｐ‘（ｔｇ０１一ｔｇｏ２）　ｋｖａｒ　（２）查表　根据补偿前、后的功率因数ｃｏｓｏ．、ｃ０ｓ　直接查出每千瓦负荷所需补偿的千乏数值，再　乘以设备功率，就是所需补偿量Ｑ，一般电　工手册或参考资料上均可查到　（３）就地补偿容量可按电机空载电流计算　０￣＜４３　Ｕ１０　ｖａｒ　电机空载电流　可以按电机型号在电工　手册中查到，也可以在额定电压Ｕ下实测得　到。　（４）根据有功、无功电量计算　单个电网回路所需补偿量可按正常生产情　况下，供电部门收费单上的有功电量Ａ、无　功电量Ｂ、每月运行时间ｈ和补偿后要达到　的功率因数ｃｏｓｏ，计算：　Ｑ＝［Ｂ—Ａ・、／１／ｃｏｓ２ｏ２—１］／ｈ　ｋｖａｒ　（５）估算　先进行估算预补，再根据实际情况进行调　整，使其达到所需要的功率因数。一般６．３ｋＶ　的高压，按所带电机容量的１／５左右配置，例　如５００ｋＷ的电机，可配９０ｋｖａｒ的电容器。低　压倒集中自动补偿，一般按变压器容量的１／２　配置。低压侧集中固定补偿，一般按配电变压　器容量的１／１０左右配置。就地补偿，按电机　容量的１／３左右配置。有些设备按其要求进行　维普资讯 http://www.cqvip.com

冶配置。　金能源　２１卷２期２００２．３　行。为了解决这一同题，我们首先采取了削峰　填谷的办法，井认为只要将功率因数提高到　０．９５～０．９８，就能提高变压器的有效负载能力　和性能，满足现有用电设备的需要。因此决定　（６）容量配置注意事项　在供电路线中，电阻、电感、电容三个参　数相互影响，如果电容器的容量配置不当，不　但达不到节电的目的，反而影响设备的安全运　行，所以要注意防止过补或出现纯电阻电路，　一调整高压补偿容量，采取综合性的全方位电容　无功补偿方式来解决供电设备存在的不足。　４．３采取低压自动补偿，增大变压嚣供电能　力　般功率因数控制在０．９３左右较好。另外，　当需要补偿的容量相同时，采用△接线比采　用Ｙ接线，节约２／３的电容。高、低压及就　２００１年３月，在变压器低压侧安装了一　地补偿各级所需补偿容量的大小，应按所带设　备的实际情况，针对存在的主要问题综合考　虑。　４应用实例　４．１原有供电设备基本情况　甘肃省酒钢河西堡铁厂的烧结电网系统，　在高压侧带有一台５００ｋｗ的抽风机，二台　８００ｋｖＡ的变压器（一台运行，一台备用），　配有２７０ｋｖａｒ的高压电容补偿系统，总回路功　率因数为０．９２。随着企业的技术改造，较大　幅度的提高了烧结矿的产量，设备负荷增大，　同时也增加了部分的耗电设备，现有８００ｋＶＡ　的变压器性能不能满足太电流的瞬同冲击，供　电能力显得严重不足，加之其它原因造成变压　器频繁跳闸，严重影响烧结矿生产的正常进　行。备用变压器时常出现同时投运的情况，造　成使用方式混乱和基本容量费的升高。为解决　此问题，计划购置一台１２５０ｋｖＡ的变压器，　进行变压器的增容。　４．２现场测试和分析　针对存在的问题，经现场实际测试和数据　统计，发现低压系统的功率因数只有０．６５～　０．７，所以现有变压器的有效负载仅有带５００　～５６０ｋＷ的能力。经过分析，认为由于在负　荷较为集中的时间内，电流较大，存在瞬同电　流峰值超过变压器整定电流值的现象，因此造　成保护动作或越级跳闸。低压系统虽然进行了　就地补偿，但因容量不够，难以克服瞬间电流　峰值对供网的影响，使供电设备无法正常运　台ＺＤＢＣ无功功率自动补偿装置，配置容量为　４００ｋｖａｒ。投入运行后，变压器的低压倒月平　均电流从６Ｓ９Ａ降到了４８６Ａ，平均降低１８６Ａ，　降低了２７％，瞬间最大电流低于９００Ａ，变压　器负载能　约增大了３０％（图１）。从图１可　以看出，越是在设备集中运行的高峰期，补偿　后电流降低的幅度就越大，达到补偿增容的目　的。　４．４大设备就地补偿，抑制瞬同电流波动　虽然自动补偿电容投运后，平均电流太幅　度下降，但因挖掘、起重及频繁启动的电气设　备工作时，瞬同电流仍然波动较大，直接冲击　电网。所以，在负荷变化较大的设备上及时安　装并联电容器进行无功就地补偿，使其无功电　流就地进行能量交换，有效地解决了瞬同电流　波动较大丽引起分路开美及供网开关跳闸的同　题。　４．５规范操作程序　低压无功自动补偿系统的投运或切除，由　仪表直接进行控制，避免拉闸而造成较大的瞬　同涌流烧坏仪表或设备。每次的切除、投运要　间隔一定时间，确保电容器充分放电，防止出　现电压叠加而损坏设备。　４．６综合性补偿后的效果　通过对烧结电网回路进行综合性的全方位　电容补偿后，功率因数月均为０．９８，电网的　电压、电流平稳，提高了供电质量，低压又由　一台８００ｋＶＡ的变压器运行，完全满足了生产　的需求，生产稳定顺利，经过半年时间的运　维普资讯 http://www.cqvip.com

２ｌ卷２期２００２．３　冶金能源　５ｌ　图１补偿前、后电流变化对比图　行．克服了原存在的技术问题，使烧结生产步　入了正常，作业率达到了９５％以上，避免了　购置一台１２５０ｋＶＡ的太容量变压器以及变压　在电阿的无功补偿过程中，只要根据具体　的配电形式，结台生产中的实际情况进行认真　分析，针对重点存在的具体问题，进行综台性　的全方位电容无功朴偿，便可取得较好的补偿　效果。　罗文泉编辑　器增容而为企业带来的经济负担，同时也取得　了较太的节电效果，创造经许效益近４０万元。　５结束语　（上接第４１页）　降，炉体散热损失减少６ｌ８８％，说明产品具　有良好的隔热效果。　存在问题：　耐Ａ纤维使用温度过高时，纤维收缩变　脆，甚至粉化，影响使用效果。　４结语　（３）奠来石耐火纤维具有柔性和弹性，急　冷急热性好，且具有较高荷重软化温度和使用　温度。　施工方法：多晶莫来石纤维用作连续加热　炉内衬，采用胶结剂粘贴于耐火砌体内表面。　３使用莫来石耐火纤维的效果　湘钢线材厂连续加热炉，使用耐火纤维前　后测试表明：　生产实践证明，多晶莫来石耐火纤维具有　热容量小，导热系数小和良好的抗热震性，能　改善炉内传热效果，提高炉体使用寿命，产生　较好的节能效果，具有推广价值。　参１　Ｋ　Ｋ．斯特列洛夫（１）连续加热炉使用多晶莫来石耐火纤维　后炉子热效率提高２％。　（２）炉子实际单耗下降４×１０　ｋＪ／ｔ，具有　较好的节能效果。　考文献　绪论，抬金工业出版社，１９９２　（３）多晶奠来石纤维良好的热辐射性能，　使炉内升温速度加快，提高了炉子产量，同时　排烟热损失下降２，１５％。　（４）使用莫来石纤维使炉子外壁温度下　２陈文修．筑炉材料　中南工业大学出版社，１９９４　３周立呜．邓蔚　国产纤维喷潦技术的避展　工韭加热　２００１、（１）：５＂７～Ｓ８　罗文泉编辑