工厂供配电系统中的无功补偿技术分析

黔西南民族职业技术学院 王海

1 引言

在通过无功补偿技术对工厂配电系统进行升级与更新的过程中，技术人员首先需要明确工厂配电系统以及无功补偿技术的主要原理，并充分了解无功补偿技术在工厂配电系统中的主要应用优势。根据实际情况与应用需求，对无功补偿技术加以合理应用，包括无功补偿方式的合理选择、无功补偿设备的合理选择以及补偿电容的科学计算。以期无功补偿技术在工厂配电系统中得到良好应用，从而实现工厂配电系统的有效升级、应用与发展。

2 工厂配电系统和无功补偿技术概述

在当今的工厂配电系统中，无功补偿技术已经得到了十分广泛的应用。在该技术具体应用中，为了工厂配电系统达到良好的无功补偿效果，研究者与技术人员首先需要充分明确工厂配电系统的主要组成及其工作原理，以及无功补偿技术的主要原理。这样才可以让无功补偿技术在工厂配电系统设计及其升级改造中得以良好应用。

2.1 工厂配电系统概述

工厂配电系统的主要功能是为工厂供应和分配电能，从而满足工厂的实际生产需求。在工厂配电系统中，其主要的组成部分包括高压配电线路、低压配电线路、降压变电所、车间变电所以及各种用电设备等。工厂配电系统可对电力系统中的电能进行降压处理，再将其分配给工厂中的各个厂房和车间，以此实现电能的良好应用。

普通工厂中的电源进线电压区间一般是6～10kV，此类电能经高压配电线路输送到高压用电设备中，或者是分配给工厂各个车间中的变电所[1]。车间变电所中设置了电力变压器，可以实现高压到低压的有效转变，从而满足工厂车间中各个用电设备的实际用电需求。

2.2 无功补偿技术主要原理概述

无功补偿技术的主要原理是将无功补偿装置在供配电系统中设置，使其中的容性和感性无功都保持平衡，从而使其用电负功率因数得以有效提升，并使其线损得以有效降低。在工厂配电系统中，为实现功率因数目标，可对无功补偿技术加以合理应用，这样不仅可以有效提升供电质量，也可以有效降低无功电流输送造成的大量电能损耗情况，达到良好的节能降耗效果[2]。

因为不同工厂配电系统中的负荷分布存在差异，配电系统运行中的功率因数也会有所不同，所以在无功补偿技术的具体应用中，厂方和技术人员需要对无功补偿方式、设备等合理选择，并做好补偿电容的科学计算，达到良好的无功补偿效果，实现工厂配电质量的提升。

3 无功补偿技术在工厂配电系统中的主要应用优势

第一是实现工厂电压质量的进一步提升。通过此项技术的合理应用，可实现工厂电压质量的良好改善，让无功功率比例得以降低，从而有效抑制系统中的电压损失，让系统电压更加稳定。这对于工厂配电系统的安全、可靠稳定运行有显著的应用意义。

第二是为变压器选型提供足够便利。通过此项技术的合理应用，可让工厂配电网中的无功功率有效降低，从而降低其视在功率。系统对于变压器的容量需求便会降低，从而让小容量变压器在其中得以良好应用。通过这样的方式，不仅能有效降低能耗，也可以实现变压器采购价格的进一步降低，让工厂的生产和经营成本得以良好控制。

第三是降低工厂中的电费消耗。通过无功补偿技术的合理应用，可实现工厂配电系统无功功率的有效降低与功率因数的显著提升，这样便可有效减少无功功率消耗所导致的电费消耗，从而节约工厂生产运行中的电费[3]。

由此可见，在工厂配电系统中，通过无功补偿技术的合理应用，不仅可有效确保其运行效果，同时也可以实现整体运行成本的进一步节约，从而有效促进工厂的良好经营与发展。

4 工厂配电系统无功补偿技术应用措施

第一是对无功补偿的方式进行合理选择；第二是对无功补偿的设备进行合理选择；第三是对补偿电容进行科学计算。通过这样的方式，可以让无功补偿技术的应用优势在工厂配电系统中得以充分发挥，从而有效确保工厂配电系统的应用质量，提升其运行的稳定性、安全性与可靠性，为工厂生产中实际供用电需求的充分满足和工厂经济效益的提升提供有力的技术支撑。

4.1 无功补偿方式的合理选择

在工厂配电系统的运行过程中，可通过很多种方式来达到无功补偿效果。就目前来看，应用在工厂配电系统中的无功补偿方式主要有四种。

第一，高压集中无功补偿。此种无功补偿方式的主要应用原理是在变压器高压母线上安装无功补偿装置，以此降低高压母线中的无功损耗，其接线方式十分简单。

第二，低压集中无功补偿。此种无功补偿方式的主要应用原理是在变压器低压母线上安装无功补偿装置，以此降低母线中的无功损耗，其接线方式也十分简单易行。

第三，分布式无功补偿。此种无功补偿方式的主要应用原理是在工厂低压配电母线或者是变电所低压配电线上安装无功补偿装置，其具体的装配情况需要按照工厂中的实际负荷分布情况进行科学确定，以此有效降低其中的无功损耗，此种无功补偿方式具有比较高的自动化程度，目前已经在很多大型工厂配电系统中得到了广泛应用。

第四，就地式无功补偿。此种无功补偿方式的主要应用原理是将无功补偿设备直接设置在能耗较大且负荷平稳的工厂设备附近，以此降低其无功损耗。此种无功补偿方式具有很强的针对性，其补偿效果也良好，且补偿成本也比较低，但是此项无功补偿方式通常需要和其他无功补偿方式进行配合使用，且在用电设备较少的情况下不具备良好的装置利用率，所以在当今的工厂配电系统无功补偿中并不具有足够的普遍性[4]。

在工厂配电系统的无功补偿中，技术人员需要根据工厂配电系统的实际情况以及具体的用电需求进行无功补偿方式的合理选择。使得无功补偿技术在工厂配电系统中得以良好应用，从而实现工厂配电系统的合理设计、改造与升级。

4.2 无功补偿设备的合理选择

就目前的工厂配电系统而言，应用到其中的无功补偿设备大致可以分为三种：第一是常规形式的无功补偿设备；第二是串联电抗器；第三是无功发生器。这三种无功补偿装置分别具有各自的优缺点，目前市场上几种常见无功补偿设备的使用性能对比情况如表1所示。

因此，在对工厂配电系统进行设计与升级优化的过程中，为实现其无功补偿效果的良好保障，研究者与技术人员需要对目前市场上的各种无功补偿装置进行科学比较，将工厂配电系统的实际运行及其应用需求作为依据，对无功补偿设备进行合理选择。具体选择中，可以选择一种设备进行无功补偿，也可以选择多种设备联合进行无功补偿。

由表1可知，如果只对无功补偿方面的性能进行考虑，SVG和APF在工厂配电系统无功补偿中都可以作为首选设备。但是在对其无功补偿设备进行实际选择的过程中，需要对工厂中的配电系统实际无功补偿需求以及整体的无功补偿成本等加以综合考虑。因此在无功补偿设备的具体选择中，应该将配电网的实际情况与线路的实际需求作为主要依据，以此实现无功补偿装置的合理选择。

表1 目前市场上几种常见无功补偿设备的使用性能对比情况

如果负荷具有较快的变化速度，可以选择动态形式的无功补偿装置。如果线路具有比较平稳的工作情况，则可选择静态形式的无功补偿装置。如果线路具有比较复杂的工作情况，则可以选择综合形式的无功补偿装置，这样才可以使工厂配电系统在实际应用中达到良好的无功补偿效果[4]。而通过各方面因素的综合分析发现，因为大多数工厂中的配电线路工作情况都比较复杂，所以TSC+SVG/APF形式的无功补偿装置在工厂配电系统的实际无功补偿中更加适用。

4.3 补偿电容的科学计算

在对工厂配电系统进行无功补偿的过程中，补偿电容的科学计算也是确保其无功补偿技术应用效果的关键。经多个工厂配电系统中的无功补偿技术实际应用及其研究可知，在此项技术投入应用之后，可以让工厂配电系统中的负荷分布情况受到一定程度的影响。基于此，在对工厂配电系统中的无功补偿容量进行计算时，一定要将配电系统所能承受的最大负荷作为基本的参考依据，通过合理的方法对其补偿容量进行计算。一般情况下，在对工厂配电系统中的有功功率和无功功率平均值进行计算时，都会选择一年中工厂负荷最大的月份来计算。具体的计算公式（1）、（2）如下：

式中：P代表工厂配电系统中的有功功率值；Pϖg代表工厂负荷最大月份中的配电系统有功功率平均值；tanθ1代表工厂配电系统在实施无功补偿之前的功率角；tanθ2代表工厂配电系统在实施无功补偿之后的功率角；Q代表工厂配电系统中的无功功率值；Qϖg代表工厂负荷最大月份中的配电系统无功功率平均值[5]。

通过这样的方式，可以实现工厂配电系统无功补偿容量的科学计算，为其无功补偿容器的选择和无功补偿技术的应用提供足具科学性的参考依据。

5 结语

综上所述，随着当今社会工业化发展步伐的不断加快，工厂的供用电需求也在不断提升。为充分满足工厂实际的供用电需求，并在确保工厂生产顺利进行的同时实现电力能源与工厂成本的有效节约，无功补偿技术开始在工厂配电系统中得到了广泛应用。通过此项技术的良好应用，可以有效降低或消除工厂配电系统中的无功功率损耗，让系统的电力供应更加稳定，同时也可以实现系统电力能源的进一步节约，并为工厂节省更多的电力费用。因此，在对工厂中的配电系统进行设计、升级和改造的过程中，技术人员一定要对无功补偿技术加以合理应用，通过无功补偿方式与设备的合理选择、补偿电容的科学计算确保此项技术的应用效果，实现工厂配电系统应用效果的提升，并促进工厂的良好经营与发展。