劉建榮

（太原煤氣化晉陽(yáng)選煤廠，山西 太原 030024）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

無(wú)功功率補(bǔ)償裝置安裝位置節(jié)電效果分析

劉建榮

（太原煤氣化晉陽(yáng)選煤廠，山西 太原 030024）

介紹了電容器無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆N類。以太原煤氣化晉陽(yáng)選煤廠供電系統(tǒng)為例，分析了補(bǔ)償前、集中補(bǔ)償、就地補(bǔ)償無(wú)功電流在線路上的流動(dòng)情況，并對(duì)該廠無(wú)功功率集中補(bǔ)償裝置改造前后的節(jié)電效果進(jìn)行了比較。指出采取補(bǔ)償后，只是線路上流動(dòng)的無(wú)功功率減少了，即線路的功率因數(shù)提高了，實(shí)際上，補(bǔ)償前后負(fù)載取用的有功和無(wú)功并沒(méi)有任何改變。無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)氖茄a(bǔ)償電容器安裝以前的線路，無(wú)功功率補(bǔ)償電容器安裝的位置越接近負(fù)載線路末端，線路的電能損失越少，節(jié)電效果越明顯。

無(wú)功功率補(bǔ)償；負(fù)載無(wú)功功率；線路上流動(dòng)的無(wú)功功率；節(jié)電效果

現(xiàn)在工礦企業(yè)中所使用的交流感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、電磁開(kāi)關(guān)等用電設(shè)備絕大部分屬于感性負(fù)載，而電動(dòng)機(jī)是企業(yè)內(nèi)部無(wú)功功率的主要消耗者。電動(dòng)機(jī)的電流是由有功電流和無(wú)功電流兩部分合成的，電動(dòng)機(jī)的有功電流是為拖動(dòng)負(fù)載而做功的，而無(wú)功電流是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流和電動(dòng)機(jī)的一、二次漏磁電流。因此，電動(dòng)機(jī)從電源索取有功電流的同時(shí)還要索取無(wú)功電流。這就使得供電系統(tǒng)中存在無(wú)功流動(dòng)的問(wèn)題，這顯然增加了線路的電能損失。為了減少線路電能損失，達(dá)到節(jié)電效果，一般采用無(wú)功功率補(bǔ)償電容器。

1 電容器無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆N類

1）集中補(bǔ)償。所謂集中補(bǔ)償，就是電容器安裝的位置均集中在企業(yè)變電所35 kV、10 kV、0．4 kV母線上。它的優(yōu)點(diǎn)是，可以達(dá)到供電部門對(duì)企業(yè)用電功率因數(shù)的要求，解決了供電系統(tǒng)中的無(wú)功流動(dòng)問(wèn)題。缺點(diǎn)是沒(méi)有解決企業(yè)內(nèi)部的低壓電網(wǎng)中的無(wú)功流動(dòng)問(wèn)題，大量的電能損失幾乎沒(méi)有減少。

2）就地補(bǔ)償。所謂就地補(bǔ)償，就是電容器安裝的位置，一般接在交流接觸器下端或接在電機(jī)接線端子上。它的特點(diǎn)是，除具有集中補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)外，最主要的是解決了低壓電網(wǎng)中的無(wú)功流動(dòng)問(wèn)題，減少了大量的電能損失。

2 晉陽(yáng)選煤廠供電概況

太原煤氣化晉陽(yáng)選煤廠的供電系統(tǒng)是：電源取自35 kV供電工區(qū)，10 kV電壓送到晉陽(yáng)選煤廠總開(kāi)閉所10 kV母線上，再送到各配電室變壓器高壓側(cè)，經(jīng)變壓器降壓變?yōu)?．4 kV，0．4 kV電壓送到配電室0．4 kV母線上，再送到負(fù)載上。全廠總運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器臺(tái)數(shù)為9臺(tái)，總?cè)萘繛?0 860 kVA，運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)總裝機(jī)容量大約為10 300 kW，總計(jì)算有功功率為4 000 kW，總無(wú)功功率為3 800 kVar。可謂是個(gè)用電大戶。

晉陽(yáng)選煤廠的供電系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

3 無(wú)功電流在線路上的流動(dòng)情況

以晉陽(yáng)選煤廠供電系統(tǒng)為例，介紹補(bǔ)償前、集中補(bǔ)償、就地補(bǔ)償無(wú)功電流在線路上流動(dòng)情況。為了直觀，便于理解，將晉陽(yáng)選煤廠在用的9臺(tái)變壓器用一臺(tái)變壓器代替，所有電動(dòng)機(jī)用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)代替來(lái)示意說(shuō)明，見(jiàn)圖2。

Iw為電動(dòng)機(jī)需要的無(wú)功電流，Iy為電動(dòng)機(jī)需要的

有功電流。

圖1 晉陽(yáng)選煤廠供電系統(tǒng)圖

無(wú)功功率并不做功，它只表明有能量在電源與線路之間來(lái)回的交換，但由于在電網(wǎng)中流動(dòng)，使電網(wǎng)的線損增加。因?yàn)榫€路的電流I是Iw與Iy的合成，I2= Iy2+Iw2消耗在輸電線中的電阻Rx功率損失為P= 3I2Rx。因?yàn)榫€路上流動(dòng)的有功電流Iy是一定的，它永遠(yuǎn)取自電源，因此，線路上流動(dòng)的無(wú)功電流Iw越小，線路的功率損失越小。

1）補(bǔ)償前。

電動(dòng)機(jī)需要的無(wú)功取自35 kV供電工區(qū)，由1 000 m YJV22-3×185交聯(lián)電纜送到晉陽(yáng)選煤廠總開(kāi)閉所10 kV母線上，再通過(guò)大約900 m YJLV22-3 ×95交聯(lián)電纜送到各配電變壓器高壓側(cè)，經(jīng)過(guò)變壓器降壓變?yōu)?．4 kV，0．4 kV電壓通過(guò)100m的100× 8母線送到晉陽(yáng)選煤廠各配電室0．4 kV母線上，再通過(guò)大約30 000 m VV電纜送到各電機(jī)上。電動(dòng)機(jī)至35 kV供電工區(qū)電源之間的線路都流動(dòng)著無(wú)功電流Iw。

2）集中補(bǔ)償。

晉陽(yáng)選煤廠集中補(bǔ)償?shù)碾娙莅惭b在配電室0．4 kV母線上，電動(dòng)機(jī)需要的無(wú)功取自0．4 kV母線上集中補(bǔ)償?shù)碾娙荩偻ㄟ^(guò)大約30 000 mVV電纜送到各電機(jī)上。0．4 kV母線以前的線路沒(méi)有無(wú)功流動(dòng)（電機(jī)需要的無(wú)功完全取自集中補(bǔ)償?shù)碾娙荩?/p>

3）就地補(bǔ)償。

假如就地補(bǔ)償電容安裝在電機(jī)接線端子上，電動(dòng)機(jī)需要的無(wú)功取自就地補(bǔ)償?shù)碾娙荨ｋ妱?dòng)機(jī)至35 kV供電工區(qū)電源之間的線路沒(méi)有無(wú)功電流Iw流動(dòng)（電機(jī)需要的無(wú)功完全取自就地補(bǔ)償?shù)碾娙荩?/p>

晉陽(yáng)選煤廠沒(méi)有采取任何補(bǔ)償方式時(shí)、采取集中補(bǔ)償方式時(shí)、采取就地補(bǔ)償方式時(shí)的無(wú)功流向圖見(jiàn)圖2。

圖2 晉陽(yáng)選煤廠三種方式無(wú)功流向示意圖

通過(guò)以上三種無(wú)功流動(dòng)線路圖，可清楚地看到，無(wú)功電容安裝在哪個(gè)位置，哪個(gè)位置以前的線路無(wú)功流動(dòng)就減少。采取無(wú)功補(bǔ)償措施，只是線路上流動(dòng)的無(wú)功減少，也就是說(shuō)，線路的功率因數(shù)增加。但是必須指出，線路的功率因數(shù)提高，并不是負(fù)載本身的功率因數(shù)提高。實(shí)際上電容補(bǔ)償前后，負(fù)載取用的無(wú)功功率沒(méi)有任何改變，只是負(fù)載的無(wú)功取用的位置變化了，也就是負(fù)載的功率因數(shù)沒(méi)有任何改變。

理想狀態(tài)下以上三種情況線路上流動(dòng)的無(wú)功電流情況見(jiàn)表1。

表1 理想狀態(tài)下三種情況線路上流動(dòng)的無(wú)功電流

4 晉陽(yáng)選煤廠采取集中補(bǔ)償后的節(jié)電效果分析

晉陽(yáng)選煤廠無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞绞羌醒a(bǔ)償，電容器安裝的位置在各配電室0．4 kV母線上，如圖2所示，所補(bǔ)償?shù)氖?．4 kV母線以前的線路，即0．4 kV母線以前的線路無(wú)功流動(dòng)減少，也就是0．4 kV母線以前的線路線損減少，變壓器的銅損減少。晉陽(yáng)選煤廠在

用變壓器9臺(tái)，0．4 kV母線以前的線路大約2 000 m，也就是9臺(tái)變壓器和2 000 m線路的有功損耗減少，而沒(méi)有補(bǔ)償?shù)?．4 kV母線以后的線路大約30 000 m。因此，廠內(nèi)部數(shù)量極其可觀的0．4 kV低壓電網(wǎng)中的無(wú)功流動(dòng)問(wèn)題沒(méi)有解決，大量的電能損失幾乎沒(méi)有減少。

晉陽(yáng)選煤廠集中補(bǔ)償前后生產(chǎn)情況有功、無(wú)功、功率因數(shù)比較見(jiàn)表2。

表2 集中補(bǔ)償前后有功、無(wú)功、功率因數(shù)比較表

由表2可以看出，集中補(bǔ)償后廠總無(wú)功電度表計(jì)量（計(jì)量的是0．4 kV母線以前線路上的無(wú)功功率）比以前減少了2．4萬(wàn)kVar，0．4 kV母線以前線路功率因數(shù)比以前提高了0．09，但廠總有功電度表計(jì)量沒(méi)有變化。實(shí)際上，集中補(bǔ)償后，0．4 kV母線以前的線路的電能損失比以前減少了，但節(jié)電效果不明顯，因此，集中補(bǔ)償前后兩天廠總有功電度表計(jì)量沒(méi)有變化。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，人們對(duì)負(fù)載功率因數(shù)和線路功率因數(shù)有概念混肴現(xiàn)象，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償節(jié)電效果存在一定的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，認(rèn)為無(wú)功補(bǔ)償是補(bǔ)償電容器安裝以后的線路。通過(guò)上述分析，可以得出以下結(jié)論：

1）由于電動(dòng)機(jī)的無(wú)功電流必須存在，因此，不管采取哪種補(bǔ)償方式，電動(dòng)機(jī)本身所需的無(wú)功功率不變，只是負(fù)載的無(wú)功取用的位置變化了，即負(fù)載的功率因數(shù)沒(méi)有任何變化。采取補(bǔ)償后，只是線路上流動(dòng)的無(wú)功功率減少了，即線路的功率因數(shù)提高了。因此，線路的功率因數(shù)提高并不等于負(fù)載本身的功率因數(shù)發(fā)生變化。實(shí)際上，補(bǔ)償前后負(fù)載取用的有功和無(wú)功沒(méi)有任何改變。

2）無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)氖茄a(bǔ)償電容器安裝以前的線路。

3）無(wú)功功率補(bǔ)償電容器安裝的位置越接近負(fù)載線路末端，線路的電能損失越少，節(jié)電效果越明顯。

Analysis on Energy Saving Effect of Reactive Power Compensator Installation Site

Liu Jian-rong

Introduces the type of capacitor reactive power compensation．Takes the power supply system in Jinyang coal preparation plant of Taiyang coal gasification as example，analyzes the reactive current flow in the wire before compensation，concentrated compensation and local compensation，and compares the energy-saving effect before and after the reactive power centralized compensation device in the plant transformed．Pointed out after compensation，just reactive power flowed on the line is reduced，that is line power factor is improved，in fact，load used active and reactive power before and after compensation has not changed．Reactive power compensation is the line before the capacitor installed，the location of reactive power compensation capacitor installing is closer to the load line end，the power loss of the line is less，and power saving effect is more obvious．

Reactive power compensation；Load reactive power；Reactive power of flowing on line；Energy saving effect

TD609

B

1672-0652（2013）07-0011-03

2013-04-10

劉建榮（1971—），女，山西介休人，1997年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，助理工程師，主要從事選煤廠機(jī)電設(shè)備管理工作（E-mail）tygzy33＠163．com