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摘 要 针对我公司供电现状，提出了合理的无功补偿优化方案，并对每种方案进行经济效益分析。
关键词 无功补偿技术；自动补偿；电容器；电抗器
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0081-02
1 概述
随着工业企业按照国家“发展循环经济，节能减排”的基本国策，贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型，环境友好型企业，近年来大规模的进行节能技术改造，以降低企业的综合能耗，促进企业的可持续发展。在这个过程中，越来越多的节能降耗无功补偿技术在企业中应用，大大降低了企业的运行成本并提升了企业经济效益。
无功补偿作为提高电力系统功率因数和改善电力系统电压质量的一个重要手段，已成为电网规划、建设、运行、控制的重要组成部分。提高功率因数和现实无功就地平衡是电网降损节能的关键，具有显著地经济效益和社会效益。而中低压配电系统无功补偿优化的主要作用正是以配电系统的经济运行为优化目标，同时，进一步提高电压质量、提高系统安全运行的能力，提高节能降耗的效果和无功电压控制的自动化水平，有效抑制谐波的污染和影响。
2 公司的供电现状
朝川焦化公司是一家集洗煤、炼焦、化产、发电等产业于一体的中型炼焦企业，装机总容量35394 kW、其中6 kV高压电动机容量10250 kW，低压电动机容量25144 kW。供电方式由原朝川矿110 kV站6 kV出线间隔供电，采用三个回路环形供电，两用一备，每个回路设计容量11000 kW三个回路有联络连接。备用电厂采用QDR20型燃气轮机，装机容量6×2000 kW燃气机组，正常发电容量6500 kW，通过焦化6KV供电网络和朝川矿110 kV站6 kV系统并网。低压供电主要有12个低压配电系统21台6 kV /400 V变压器分别给四个分厂供电。就朝川焦化的设备构成主要为电动机感性负载，无功容量高达6000 kvar，无功损耗相当大。年损耗电量在480万千瓦时。
原设计系统补偿采用高低压集中同时补偿，其中高压4500 kvar、低压6000 kvar。针对高低压电容控制比较麻烦，极个别时段会出现过补现象。针对上述现象，结合实际运行情况制定出了以下补偿优化运行方案。
2.1 低压400 V供电网络补偿
低压补偿采用手动和自动补偿两种方式，自动补偿电容、滤波柜设有功率因数自动控制器，实现补偿滤波设备的自动分步投切，使功率因数达到O.92以上。要求防止供配电系统电压跌落和闪烁。补偿滤波柜设有功率因数自动控制器，实现补偿滤波设备的自动分步投切，使功率因数达到O.92-0.98可选性比较大。
1）低压无功补偿选用目前国内比较先进的电容器控制
单元。
2）控制器保护系统：过电压保护、过温度保护、谐波过载保护、功率因数补偿故障报警、欠电压保护。
3）控制器应具有投入及切除门限设定值、延时设定值的设置功能，对可按设定程序投切的控制器应具有投切程序控制功能，面板功能键操作应具有容错功能，面板设置应具有硬件或软件闭锁功能。
4）控制器应具有工作电源显示，超前、滞后显示，输出回路工作状态显示，过电压保护动作显示，可以对谐波进行分析，且显示谐波的百分比值。
5）控制器能通过闭环控制，使开关模块在电流过零时开
断/投切。
6）控制器应具有自动按设定程序投切功能，实现功率因数设定范围在0.90～0.98之间的分级调整（手动或远动）。
7）控制器具备自诊断功能，通电后对系统检查，若不具备运行条件给出报警信号。
8）控制器闭锁报警功能。
9）盘上设置自动/手动补偿开关，可以实现自动或手动两种补偿方式。
10）无功补偿采用三相共补型低压圆柱环保化自愈低压电容器。分组电容器的投切不得发生振荡，投切一组电容器引起的所在相母线电压变动不超过±5%。
11）电容器装置应有过电压保护，每组电容器回路中应有限制合闸涌流的措施，并能防止在短时间内反复投切。
12）电容器单元的金属外壳上应有一个能够承担故障电流的连接头。
13）自愈性电容器，有过压拉断保护装置，包含过电流，过压力，过温度保护，防止爆炸和鼓肚。
14）电容器连接采用三相共补的方式，应用智能控制理论，实现自动投切补偿。
15）电容器被永久击穿时仅故障元件退出运行，其他元件仍可正常运行。
16）应配有自动投切低压电容器及电抗器组装置，使功率因数保护在0.92以上，同时分组投切时，不应产生谐振。
17）补偿回路晶闸管投切开关，晶闸管开关模块控制补偿单回路，即每一补偿单回路均由单一开关控制
2.2 6 kV高压补偿采用比较先进的集中补偿与就地补偿两种方式
6 kV高压补偿电容采用型号JYN28型就地补偿，电容柜容量113 kvar，总补偿容量20×113=2260 kvar。
1）电抗器：采用干式铁芯电抗器6%（抗涌流及抑制5次、7次以上的高次谐波）。
2）电容器在额定电压、容量和频率下连续运行时，箱壳内的温度大于或等于65℃。厂方应通过试验确保内部单元电容器的浸渍剂温度大于或等于85℃。
3）电容器组接线方式：单星接线，对电容器内部故障采用开口三角电压。
4）釆用CKSC型铁心电抗器。
5）电容器单台保护用熔断器。
3 经济效益分析
经济效益分析（见表）数据来源为朝川焦化计量科附表。
4 高压系统综合经济效益
1）高压6 kV供电系统，优化运行方案每月节约321748元。
2）洗煤厂高低压系统无功补偿，每月节约；674092元。
3）两项月节约合计995840元。
4）上述数据会随生产任务变化。
5 综合经济效益分析
1）低压装机容量21000 kW，负载率60%，12600 kW，功率因数0.90，无功1260 kvar。
2）改造后节能效果：
低压装机容量21000 kW，负载率60%，12600 kW，功率因数0.96，无功504 kvar，减少无功消耗756 kvar。
每年节省电费：200×16×756×0.779=1884556（元）。
3）高压装机容量9000 kW，功率因数0.89，负载率70%，6300 kW，无功693 kvar。
4）改造后节能效果：
功率因数0.96，无功252，减少无功消耗441 kvar，每月节省电费约109924元。
6 结论
无功补偿方案优化运行后，极个别时段不再出现过补现象，进一步提高电压质量、提高系统安全运行的能力，提高节能降耗的效果和无功电压控制的自动化水平，有效抑制谐波的污染和影响，经济效益和社会效益显著。
参考文献
[1]王乙伊.低压配电网无功补偿方式的研究[J].广东电力，2007（2）.
[2]陈杭，徐韬，莫枚.低压配电动态无功补偿的设计[J].重庆电力高等专科学报，2007（01）.
[3]王莉娜，付青，罗安.工厂供电系统谐波谐振的抑制[J].电力系统自动化，2001（20）.
作者简介
李红伟（1968-），男，汉族，河南洛阳人，朝川焦化公司电气工程师，助理工程师。
关键词 无功补偿技术；自动补偿；电容器；电抗器
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0081-02
1 概述
随着工业企业按照国家“发展循环经济，节能减排”的基本国策，贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型，环境友好型企业，近年来大规模的进行节能技术改造，以降低企业的综合能耗，促进企业的可持续发展。在这个过程中，越来越多的节能降耗无功补偿技术在企业中应用，大大降低了企业的运行成本并提升了企业经济效益。
无功补偿作为提高电力系统功率因数和改善电力系统电压质量的一个重要手段，已成为电网规划、建设、运行、控制的重要组成部分。提高功率因数和现实无功就地平衡是电网降损节能的关键，具有显著地经济效益和社会效益。而中低压配电系统无功补偿优化的主要作用正是以配电系统的经济运行为优化目标，同时，进一步提高电压质量、提高系统安全运行的能力，提高节能降耗的效果和无功电压控制的自动化水平，有效抑制谐波的污染和影响。
2 公司的供电现状
朝川焦化公司是一家集洗煤、炼焦、化产、发电等产业于一体的中型炼焦企业，装机总容量35394 kW、其中6 kV高压电动机容量10250 kW，低压电动机容量25144 kW。供电方式由原朝川矿110 kV站6 kV出线间隔供电，采用三个回路环形供电，两用一备，每个回路设计容量11000 kW三个回路有联络连接。备用电厂采用QDR20型燃气轮机，装机容量6×2000 kW燃气机组，正常发电容量6500 kW，通过焦化6KV供电网络和朝川矿110 kV站6 kV系统并网。低压供电主要有12个低压配电系统21台6 kV /400 V变压器分别给四个分厂供电。就朝川焦化的设备构成主要为电动机感性负载，无功容量高达6000 kvar，无功损耗相当大。年损耗电量在480万千瓦时。
原设计系统补偿采用高低压集中同时补偿，其中高压4500 kvar、低压6000 kvar。针对高低压电容控制比较麻烦，极个别时段会出现过补现象。针对上述现象，结合实际运行情况制定出了以下补偿优化运行方案。
2.1 低压400 V供电网络补偿
低压补偿采用手动和自动补偿两种方式，自动补偿电容、滤波柜设有功率因数自动控制器，实现补偿滤波设备的自动分步投切，使功率因数达到O.92以上。要求防止供配电系统电压跌落和闪烁。补偿滤波柜设有功率因数自动控制器，实现补偿滤波设备的自动分步投切，使功率因数达到O.92-0.98可选性比较大。
1）低压无功补偿选用目前国内比较先进的电容器控制
单元。
2）控制器保护系统：过电压保护、过温度保护、谐波过载保护、功率因数补偿故障报警、欠电压保护。
3）控制器应具有投入及切除门限设定值、延时设定值的设置功能，对可按设定程序投切的控制器应具有投切程序控制功能，面板功能键操作应具有容错功能，面板设置应具有硬件或软件闭锁功能。
4）控制器应具有工作电源显示，超前、滞后显示，输出回路工作状态显示，过电压保护动作显示，可以对谐波进行分析，且显示谐波的百分比值。
5）控制器能通过闭环控制，使开关模块在电流过零时开
断/投切。
6）控制器应具有自动按设定程序投切功能，实现功率因数设定范围在0.90～0.98之间的分级调整（手动或远动）。
7）控制器具备自诊断功能，通电后对系统检查，若不具备运行条件给出报警信号。
8）控制器闭锁报警功能。
9）盘上设置自动/手动补偿开关，可以实现自动或手动两种补偿方式。
10）无功补偿采用三相共补型低压圆柱环保化自愈低压电容器。分组电容器的投切不得发生振荡，投切一组电容器引起的所在相母线电压变动不超过±5%。
11）电容器装置应有过电压保护，每组电容器回路中应有限制合闸涌流的措施，并能防止在短时间内反复投切。
12）电容器单元的金属外壳上应有一个能够承担故障电流的连接头。
13）自愈性电容器，有过压拉断保护装置，包含过电流，过压力，过温度保护，防止爆炸和鼓肚。
14）电容器连接采用三相共补的方式，应用智能控制理论，实现自动投切补偿。
15）电容器被永久击穿时仅故障元件退出运行，其他元件仍可正常运行。
16）应配有自动投切低压电容器及电抗器组装置，使功率因数保护在0.92以上，同时分组投切时，不应产生谐振。
17）补偿回路晶闸管投切开关，晶闸管开关模块控制补偿单回路，即每一补偿单回路均由单一开关控制
2.2 6 kV高压补偿采用比较先进的集中补偿与就地补偿两种方式
6 kV高压补偿电容采用型号JYN28型就地补偿，电容柜容量113 kvar，总补偿容量20×113=2260 kvar。
1）电抗器：采用干式铁芯电抗器6%（抗涌流及抑制5次、7次以上的高次谐波）。
2）电容器在额定电压、容量和频率下连续运行时，箱壳内的温度大于或等于65℃。厂方应通过试验确保内部单元电容器的浸渍剂温度大于或等于85℃。
3）电容器组接线方式：单星接线，对电容器内部故障采用开口三角电压。
4）釆用CKSC型铁心电抗器。
5）电容器单台保护用熔断器。
3 经济效益分析
经济效益分析（见表）数据来源为朝川焦化计量科附表。
4 高压系统综合经济效益
1）高压6 kV供电系统，优化运行方案每月节约321748元。
2）洗煤厂高低压系统无功补偿，每月节约；674092元。
3）两项月节约合计995840元。
4）上述数据会随生产任务变化。
5 综合经济效益分析
1）低压装机容量21000 kW，负载率60%，12600 kW，功率因数0.90，无功1260 kvar。
2）改造后节能效果：
低压装机容量21000 kW，负载率60%，12600 kW，功率因数0.96，无功504 kvar，减少无功消耗756 kvar。
每年节省电费：200×16×756×0.779=1884556（元）。
3）高压装机容量9000 kW，功率因数0.89，负载率70%，6300 kW，无功693 kvar。
4）改造后节能效果：
功率因数0.96，无功252，减少无功消耗441 kvar，每月节省电费约109924元。
6 结论
无功补偿方案优化运行后，极个别时段不再出现过补现象，进一步提高电压质量、提高系统安全运行的能力，提高节能降耗的效果和无功电压控制的自动化水平，有效抑制谐波的污染和影响，经济效益和社会效益显著。
参考文献
[1]王乙伊.低压配电网无功补偿方式的研究[J].广东电力，2007（2）.
[2]陈杭，徐韬，莫枚.低压配电动态无功补偿的设计[J].重庆电力高等专科学报，2007（01）.
[3]王莉娜，付青，罗安.工厂供电系统谐波谐振的抑制[J].电力系统自动化，2001（20）.
作者简介
李红伟（1968-），男，汉族，河南洛阳人，朝川焦化公司电气工程师，助理工程师。