高压无功补偿装置在厂用电系统节能中的应用实例

薄利为　李玉镇

摘要：由于电厂的厂用母线上所接的负荷大多是电感性负荷，电感性元件的运行会很大程度上降低厂用母线的功率因素，增大母线及厂用变压器的功率损耗，所以在电厂厂用电母线的实际运行中可以通过加装无功补偿装置来改善功率因素。文章通过计算加装高压无功补偿装置降低了厂用变压器的损耗，表明无功补偿装置在电厂节能方面的实际意义。

关键词：高压无功补偿装置；降低损耗；厂用电系统；系统节能；电感性负荷 文献标识码：A

中图分类号：TM714 文章编号：1009-2374（2015）29-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.047

1 概述

火力发电厂的厂用380V母线所接的大多数设备是感性负荷，感性负载的运行需要消耗大量的无功功率，造成厂用380V母线上的功率因素低，由于较低的功率因素会造成各电缆线路上的电压损失增大，同时增大的无功电流也会造成设备的损耗和发热加剧。为了深入挖掘厂用电系统的节能潜力，降低厂用电率，以达到提高经济效益的目的，可以通过在厂用汽机380V 7A、7B段母线上加装大容量无功补偿装置，以改善母线的运行功率因素，实现节能的目的。但是否加装后能极大地降低有功功率的损耗，提高母线的运行电压，是否具有重大的节能意义，本文将通过对茂名厂厂用变压器7A在加装前后所提高的功率因素，通过具体的数值计算，得到有功功率损耗降低和运行电压改善的具体数值，以探讨加装高压无功补偿装置所达到的节能效果。

2 SJZ高压无功补偿装置介绍

SJZ系列三相电压大容量的自动分级补偿装置是采用最新的设计方法和设计理念，结合当今最先进的技术生产。它采用了分层的补偿电压调节技术，当所测量的电压偏移，装置改变初级绕组的连接方式，提供了电路不同的偏移电压，从而改变母线电压与电流的功率因素角，可使得电量的有功损耗减少，用本身不到1%的电耗换取变压器有功功率损耗减少10%以上，具有良好的节能效果。该装置通过接触器的通断关系，确定了五种无功补偿关系。其接线原理图如图1所示：

图1

直通档：K1—K3接通，Kd1—2、Kh1—2断开，使一次绕组不接入到网络。

降Ⅰ档：K1接通，K2、K3断开，一次绕组串联连接；Kh1—2接通，Kd1—2断开，使一次绕组正向接入网络。

降Ⅱ档：K1断开，K2、K3接通，一次绕组改变成并联方式；Kh1—2接通，Kd1—2断开，使初级绕组正向接入网络。

升Ⅰ档：K1接通，K2、K3断开，初级绕组串联连接；Kh1—2断开，Kd1—2接通，使一次绕组反相接入到网络。

升Ⅱ档：K1断开，K2、K3接通，初级绕组并联连接；Kh1—2断开，Kd1—2接通，使一次绕组反相接入到网络。

这五种接触器的通、断状态的切换是根据输出电压的值来进行的，当输出电压的值低于设定的允许值时，接触器的切换使得输出电压达到要求的允许值，接触器的切换能实现快速切换。

3 茂名厂高厂变参数

茂名厂#7机组两台汽机变是明珠电气干式的双绕组变压器，两台汽机变额定容量为1000kVA，变比为6.3/0.4kV，△P=1.572kW，I0%=0.26，Uk%=6.19，Pk=8.88kW。

由变压器空载试验参数可知：

W

所以汽机变阻抗为：

#7机组单台汽机变的等值阻抗图可表示如下：

图2

4 进行补偿前计算

茂名厂#7机组带300MW正常运行时，7A汽机变380V母线功率平均为：S=80+j56kVA，由此可以算出正常运行时，7A段母线运行的功率因素为。据此计算7A汽机变上的功率损耗，为：

MVA

7A汽机变的电压降为：

V

所以在7A汽机变高压侧电压不变的情况下，低压侧7A段母线的实际电压为：

kV

5 进行补偿后计算

在7A汽机变低压侧两段母线上加装高压无功补偿装置，在运行中通过接触器的通断状态来控制补偿量，使得母线的运行功率因素达到0.95，即：，此时在有功功率不变的情况下，7A段母线上的无功功率为：kVar

同样其在7A汽机变上的功率损耗为：

MVA7A

汽机变的电压降为：

V

同样在7A汽机变高压侧电压不变的情况下，补偿后低压侧7A段母线的实际电压为：

kV

对比补偿前后对7A汽机变损耗功率的大小以及厂用母线电压的改善可以看出，补偿后母线电压的提高不大，只有几V，但对损耗功率的减少效果明显，变压器的无功功率的损耗也有较大的降低。其对比如表1

所示。

6 结语

对比补偿前后有功功率的损耗，补偿后有功功率损耗每小时降低5kW，故补偿后每年能够节省能耗，按照每度电0.5元计算，每年节省经济效益21900元，同时无功功率的损耗也有大幅度的降低，无功的降低将使得厂用变压器的发热减少，同样也可以降低变压器的内在损耗。本文对加装高压无功补偿装置的效果影响仅仅计算了对厂用变压器有功损耗的影响，但随着功率因素的提高，厂用母线电压的改善，其所接的运行电机的运行条件同样有很大的改善，对电机等设备的损耗同样有所降低，同时由于无功电流的减少，母线上所接的运行负荷的发热量会大大减少。由此计算可知，如果厂用电低压侧加装无功补偿装置将产生巨大的经济效益。另外加装无功补偿装置后，同时改善了厂用电系统电压质量，减少了无功电流，可以有效减少设备的发热量，延长设备的使用寿命；同时提高380V 7A段母线功率因素也可以提高所带电机的功率因素和所接低压厂用变的运行功率因素，提高所带电动机电能的利用率。由于茂名厂#7号机组380V级厂用变压器较多，达到了21台，其中很多的厂变负荷较重，功率因素达不到0.8，如果能在这些厂变母线上加装高压无功补偿装置，将母线功率因素补偿到0.95，那么整个低压厂用电系统的有功功率损耗能得到很大的降低，对整个厂用电系统的节能降耗有积极效果。

参考文献

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[4] 李万利，古锋.电压型无功补偿装置在济二电厂的应用[J].煤矿现代化，2006，（S1）.

作者简介：薄利为（1981-），男，广东茂名人，茂名臻能热电有限公司助理工程师，研究方向：电厂变压器节能；李玉镇（1987-），男，广东茂名人，茂名臻能热电有限公司助理工程师，研究方向：电厂变压器节能。

（责任编辑：秦逊玉）