黔西南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王海

1 引言

在通過無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)工廠配電系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)與更新的過程中，技術(shù)人員首先需要明確工廠配電系統(tǒng)以及無功補(bǔ)償技術(shù)的主要原理，并充分了解無功補(bǔ)償技術(shù)在工廠配電系統(tǒng)中的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。根據(jù)實(shí)際情況與應(yīng)用需求，對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)加以合理應(yīng)用，包括無功補(bǔ)償方式的合理選擇、無功補(bǔ)償設(shè)備的合理選擇以及補(bǔ)償電容的科學(xué)計(jì)算。以期無功補(bǔ)償技術(shù)在工廠配電系統(tǒng)中得到良好應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)工廠配電系統(tǒng)的有效升級(jí)、應(yīng)用與發(fā)展。

2 工廠配電系統(tǒng)和無功補(bǔ)償技術(shù)概述

在當(dāng)今的工廠配電系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。在該技術(shù)具體應(yīng)用中，為了工廠配電系統(tǒng)達(dá)到良好的無功補(bǔ)償效果，研究者與技術(shù)人員首先需要充分明確工廠配電系統(tǒng)的主要組成及其工作原理，以及無功補(bǔ)償技術(shù)的主要原理。這樣才可以讓無功補(bǔ)償技術(shù)在工廠配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其升級(jí)改造中得以良好應(yīng)用。

2.1 工廠配電系統(tǒng)概述

工廠配電系統(tǒng)的主要功能是為工廠供應(yīng)和分配電能，從而滿足工廠的實(shí)際生產(chǎn)需求。在工廠配電系統(tǒng)中，其主要的組成部分包括高壓配電線路、低壓配電線路、降壓變電所、車間變電所以及各種用電設(shè)備等。工廠配電系統(tǒng)可對(duì)電力系統(tǒng)中的電能進(jìn)行降壓處理，再將其分配給工廠中的各個(gè)廠房和車間，以此實(shí)現(xiàn)電能的良好應(yīng)用。

普通工廠中的電源進(jìn)線電壓區(qū)間一般是6～10kV，此類電能經(jīng)高壓配電線路輸送到高壓用電設(shè)備中，或者是分配給工廠各個(gè)車間中的變電所[1]。車間變電所中設(shè)置了電力變壓器，可以實(shí)現(xiàn)高壓到低壓的有效轉(zhuǎn)變，從而滿足工廠車間中各個(gè)用電設(shè)備的實(shí)際用電需求。

2.2 無功補(bǔ)償技術(shù)主要原理概述

無功補(bǔ)償技術(shù)的主要原理是將無功補(bǔ)償裝置在供配電系統(tǒng)中設(shè)置，使其中的容性和感性無功都保持平衡，從而使其用電負(fù)功率因數(shù)得以有效提升，并使其線損得以有效降低。在工廠配電系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)目標(biāo)，可對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)加以合理應(yīng)用，這樣不僅可以有效提升供電質(zhì)量，也可以有效降低無功電流輸送造成的大量電能損耗情況，達(dá)到良好的節(jié)能降耗效果[2]。

因?yàn)椴煌S配電系統(tǒng)中的負(fù)荷分布存在差異，配電系統(tǒng)運(yùn)行中的功率因數(shù)也會(huì)有所不同，所以在無功補(bǔ)償技術(shù)的具體應(yīng)用中，廠方和技術(shù)人員需要對(duì)無功補(bǔ)償方式、設(shè)備等合理選擇，并做好補(bǔ)償電容的科學(xué)計(jì)算，達(dá)到良好的無功補(bǔ)償效果，實(shí)現(xiàn)工廠配電質(zhì)量的提升。

3 無功補(bǔ)償技術(shù)在工廠配電系統(tǒng)中的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

第一是實(shí)現(xiàn)工廠電壓質(zhì)量的進(jìn)一步提升。通過此項(xiàng)技術(shù)的合理應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)工廠電壓質(zhì)量的良好改善，讓無功功率比例得以降低，從而有效抑制系統(tǒng)中的電壓損失，讓系統(tǒng)電壓更加穩(wěn)定。這對(duì)于工廠配電系統(tǒng)的安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行有顯著的應(yīng)用意義。

第二是為變壓器選型提供足夠便利。通過此項(xiàng)技術(shù)的合理應(yīng)用，可讓工廠配電網(wǎng)中的無功功率有效降低，從而降低其視在功率。系統(tǒng)對(duì)于變壓器的容量需求便會(huì)降低，從而讓小容量變壓器在其中得以良好應(yīng)用。通過這樣的方式，不僅能有效降低能耗，也可以實(shí)現(xiàn)變壓器采購價(jià)格的進(jìn)一步降低，讓工廠的生產(chǎn)和經(jīng)營成本得以良好控制。

第三是降低工廠中的電費(fèi)消耗。通過無功補(bǔ)償技術(shù)的合理應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)工廠配電系統(tǒng)無功功率的有效降低與功率因數(shù)的顯著提升，這樣便可有效減少無功功率消耗所導(dǎo)致的電費(fèi)消耗，從而節(jié)約工廠生產(chǎn)運(yùn)行中的電費(fèi)[3]。

由此可見，在工廠配電系統(tǒng)中，通過無功補(bǔ)償技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅可有效確保其運(yùn)行效果，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)行成本的進(jìn)一步節(jié)約，從而有效促進(jìn)工廠的良好經(jīng)營與發(fā)展。

4 工廠配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用措施

第一是對(duì)無功補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行合理選擇；第二是對(duì)無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備進(jìn)行合理選擇；第三是對(duì)補(bǔ)償電容進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。通過這樣的方式，可以讓無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在工廠配電系統(tǒng)中得以充分發(fā)揮，從而有效確保工廠配電系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量，提升其運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性與可靠性，為工廠生產(chǎn)中實(shí)際供用電需求的充分滿足和工廠經(jīng)濟(jì)效益的提升提供有力的技術(shù)支撐。

4.1 無功補(bǔ)償方式的合理選擇

在工廠配電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，可通過很多種方式來達(dá)到無功補(bǔ)償效果。就目前來看，應(yīng)用在工廠配電系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償方式主要有四種。

第一，高壓集中無功補(bǔ)償。此種無功補(bǔ)償方式的主要應(yīng)用原理是在變壓器高壓母線上安裝無功補(bǔ)償裝置，以此降低高壓母線中的無功損耗，其接線方式十分簡單。

第二，低壓集中無功補(bǔ)償。此種無功補(bǔ)償方式的主要應(yīng)用原理是在變壓器低壓母線上安裝無功補(bǔ)償裝置，以此降低母線中的無功損耗，其接線方式也十分簡單易行。

第三，分布式無功補(bǔ)償。此種無功補(bǔ)償方式的主要應(yīng)用原理是在工廠低壓配電母線或者是變電所低壓配電線上安裝無功補(bǔ)償裝置，其具體的裝配情況需要按照工廠中的實(shí)際負(fù)荷分布情況進(jìn)行科學(xué)確定，以此有效降低其中的無功損耗，此種無功補(bǔ)償方式具有比較高的自動(dòng)化程度，目前已經(jīng)在很多大型工廠配電系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

第四，就地式無功補(bǔ)償。此種無功補(bǔ)償方式的主要應(yīng)用原理是將無功補(bǔ)償設(shè)備直接設(shè)置在能耗較大且負(fù)荷平穩(wěn)的工廠設(shè)備附近，以此降低其無功損耗。此種無功補(bǔ)償方式具有很強(qiáng)的針對(duì)性，其補(bǔ)償效果也良好，且補(bǔ)償成本也比較低，但是此項(xiàng)無功補(bǔ)償方式通常需要和其他無功補(bǔ)償方式進(jìn)行配合使用，且在用電設(shè)備較少的情況下不具備良好的裝置利用率，所以在當(dāng)今的工廠配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償中并不具有足夠的普遍性[4]。

在工廠配電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償中，技術(shù)人員需要根據(jù)工廠配電系統(tǒng)的實(shí)際情況以及具體的用電需求進(jìn)行無功補(bǔ)償方式的合理選擇。使得無功補(bǔ)償技術(shù)在工廠配電系統(tǒng)中得以良好應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)工廠配電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)、改造與升級(jí)。

4.2 無功補(bǔ)償設(shè)備的合理選擇

就目前的工廠配電系統(tǒng)而言，應(yīng)用到其中的無功補(bǔ)償設(shè)備大致可以分為三種：第一是常規(guī)形式的無功補(bǔ)償設(shè)備；第二是串聯(lián)電抗器；第三是無功發(fā)生器。這三種無功補(bǔ)償裝置分別具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，目前市場(chǎng)上幾種常見無功補(bǔ)償設(shè)備的使用性能對(duì)比情況如表1所示。

因此，在對(duì)工廠配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與升級(jí)優(yōu)化的過程中，為實(shí)現(xiàn)其無功補(bǔ)償效果的良好保障，研究者與技術(shù)人員需要對(duì)目前市場(chǎng)上的各種無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行科學(xué)比較，將工廠配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行及其應(yīng)用需求作為依據(jù)，對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行合理選擇。具體選擇中，可以選擇一種設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償，也可以選擇多種設(shè)備聯(lián)合進(jìn)行無功補(bǔ)償。

由表1可知，如果只對(duì)無功補(bǔ)償方面的性能進(jìn)行考慮，SVG和APF在工廠配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償中都可以作為首選設(shè)備。但是在對(duì)其無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行實(shí)際選擇的過程中，需要對(duì)工廠中的配電系統(tǒng)實(shí)際無功補(bǔ)償需求以及整體的無功補(bǔ)償成本等加以綜合考慮。因此在無功補(bǔ)償設(shè)備的具體選擇中，應(yīng)該將配電網(wǎng)的實(shí)際情況與線路的實(shí)際需求作為主要依據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置的合理選擇。

表1 目前市場(chǎng)上幾種常見無功補(bǔ)償設(shè)備的使用性能對(duì)比情況

如果負(fù)荷具有較快的變化速度，可以選擇動(dòng)態(tài)形式的無功補(bǔ)償裝置。如果線路具有比較平穩(wěn)的工作情況，則可選擇靜態(tài)形式的無功補(bǔ)償裝置。如果線路具有比較復(fù)雜的工作情況，則可以選擇綜合形式的無功補(bǔ)償裝置，這樣才可以使工廠配電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到良好的無功補(bǔ)償效果[4]。而通過各方面因素的綜合分析發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)工廠中的配電線路工作情況都比較復(fù)雜，所以TSC+SVG/APF形式的無功補(bǔ)償裝置在工廠配電系統(tǒng)的實(shí)際無功補(bǔ)償中更加適用。

4.3 補(bǔ)償電容的科學(xué)計(jì)算

在對(duì)工廠配電系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，補(bǔ)償電容的科學(xué)計(jì)算也是確保其無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵。經(jīng)多個(gè)工廠配電系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償技術(shù)實(shí)際應(yīng)用及其研究可知，在此項(xiàng)技術(shù)投入應(yīng)用之后，可以讓工廠配電系統(tǒng)中的負(fù)荷分布情況受到一定程度的影響?；诖?，在對(duì)工廠配電系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，一定要將配電系統(tǒng)所能承受的最大負(fù)荷作為基本的參考依據(jù)，通過合理的方法對(duì)其補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算。一般情況下，在對(duì)工廠配電系統(tǒng)中的有功功率和無功功率平均值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，都會(huì)選擇一年中工廠負(fù)荷最大的月份來計(jì)算。具體的計(jì)算公式（1）、（2）如下：

式中：P代表工廠配電系統(tǒng)中的有功功率值；P?g代表工廠負(fù)荷最大月份中的配電系統(tǒng)有功功率平均值；tanθ1代表工廠配電系統(tǒng)在實(shí)施無功補(bǔ)償之前的功率角；tanθ2代表工廠配電系統(tǒng)在實(shí)施無功補(bǔ)償之后的功率角；Q代表工廠配電系統(tǒng)中的無功功率值；Q?g代表工廠負(fù)荷最大月份中的配電系統(tǒng)無功功率平均值[5]。

通過這樣的方式，可以實(shí)現(xiàn)工廠配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償容量的科學(xué)計(jì)算，為其無功補(bǔ)償容器的選擇和無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用提供足具科學(xué)性的參考依據(jù)。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著當(dāng)今社會(huì)工業(yè)化發(fā)展步伐的不斷加快，工廠的供用電需求也在不斷提升。為充分滿足工廠實(shí)際的供用電需求，并在確保工廠生產(chǎn)順利進(jìn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電力能源與工廠成本的有效節(jié)約，無功補(bǔ)償技術(shù)開始在工廠配電系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。通過此項(xiàng)技術(shù)的良好應(yīng)用，可以有效降低或消除工廠配電系統(tǒng)中的無功功率損耗，讓系統(tǒng)的電力供應(yīng)更加穩(wěn)定，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電力能源的進(jìn)一步節(jié)約，并為工廠節(jié)省更多的電力費(fèi)用。因此，在對(duì)工廠中的配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、升級(jí)和改造的過程中，技術(shù)人員一定要對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)加以合理應(yīng)用，通過無功補(bǔ)償方式與設(shè)備的合理選擇、補(bǔ)償電容的科學(xué)計(jì)算確保此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)工廠配電系統(tǒng)應(yīng)用效果的提升，并促進(jìn)工廠的良好經(jīng)營與發(fā)展。