简析安科瑞无功补偿在化工企业设计与应用

叶根胜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：随着各种扩产、技术改造等活动的发展，化工企业用电设备功率大、能耗高，导致用电设备增加、负荷增加、负荷性质发生变化，加上线路损耗和变压损耗等因素。整个企业电网的功率因数也有所下降。

关键词：功率因数；无功补偿；经济效益；集中补偿；分组补偿

0背景

某氯碱集团的电源来自110KV东郊变电站和35KV螺丝岗交通站，通过集团公司主变电站的11万个主变电站和4万个主变电站共同为公司各生产分支机构供电。通过二次变压器，集团公司的二次供电均为10KY/6KV线路，转换为380V/220V用于生产照明。根据公司所在地电力局的有关规定，公司用电成本的结算以功率因素为依据，以0.9为标准。当低于0.9时，每低于0.01时，增加电费总额的0.5%，当高于0.9时，每高于0.01时，减少电费总额的0.15%。由于公司成立于20世纪50年代，经过多次扩张和改造，但功率因数一直较低，企业年用电总量达到2~3亿度，可见采取无功补偿的重要性。在目前的实践中，我们经常采用并联电容器的电容补偿方法。安装补偿电容器有以下优点：（1）节约能源，减少损坏；（2）减少供电电路和变压器中的电压降；（3）电流备用量，如增加变化和供电电路。

1无功补偿的主要类型

无功补偿可以改善电压质量，提高功率因数，是电网采用的节能措施之配电网中常用的无功补偿方式有就地补偿、分散补偿、集中补偿等方式，另外某些场合需根据要求进行调容补偿。

(1)集中补偿。

1. 变电站内的无功补偿主要是补偿主变电站对无功容的需求，无功补偿容量是根据供电压区的无功趋势、配电线路和用户的无功补偿水平来确定的。35KV变电站一般按主变电站容量的10%-15%确定:110KV变电站可按15%-20%确定。氯碱集团的集中补偿主要是对总变电站分配的9条10KV/6KV供电线路进行补偿。
2. 分组补偿与自动调容。

当用户终端远离主要变化时，应在供电终端安装分组补偿装置。结合用户端的低压补偿，可以大大降低线路损坏，同时考虑到提高终端电压的作用。分组补偿通常在深入生产现场的变压器母线出线侧进行，也称为“随机补偿”。氯碱集团各分公司约有17个二级变电站和40多个配电室，分布分散，数量众多，补偿意义重大。经过几年的改造，大多数变电站的低压母线侧都得到了分组补偿。考虑到实际生产过程中负荷的不断变化，电容补偿柜采用自动补偿控制器，实现自动调节。

1. 以氯碱集团电化分公司氯变电所为例，氯变电所主要用于处理工段的生产和供电。集团公司主要由一台容量2500KVA变压器改为10KV6#线，氯氢处理工段实际用电总负荷约为2400KW。因此，在低压母线侧，我们安装了两个无功补偿控制柜，每个包括6组自愈式低压并联电容器（型号为BSMJ04-20-3，额定电容器：398.00uf，额定电压：04KV，额定电流：28.9A)，无功功率柜配备自动补偿控制器，具有自动切割功能，可根据实时负荷自动增减补偿电容的数量。
2. 就地补偿。

对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿又称“随机《电动机)补偿”，就地补偿是经济、简单以及见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电设备上，中间只加申熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了很方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。

2偿量计算

2.1用诺模图求各低配的补偿容量。

根据补偿前后的功率因素cos1和cos中2在左右两座标轴上取其相应的两点，两点连线与系数K的座标轴相交于第三点，此点为系数K的数值，补偿容量Qc=K*Ppj。

2.2变器补偿。

我们可以根据《工与民用配电设计手册》提供的公式对补偿量进行计算。

2.3就地补偿。

就地补偿容量的选择可按电动机所带机械负荷轴惯性的大小分别确定。

(1)电动机所带机械负性小时(如风机一)，偿容应按不超过电机空载无功负荷选择

(2)电动机所带机械负轴性较大时(如用水等)，补偿容量可按大于电机空载无功负荷Qo，在空载与负载额定无功负荷Qe之间选择，即Qo

在实际应用时因考虑到可采用无功功率自动补偿控制器进行自动补偿因此补偿电容容量应略大于实际需求补偿量，或者留有一定裕量，以备扩容之需。

3无功补偿方案的经济分析

2009年度氯碱集团总共用电量为266X10万度，按照合肥市工业用电平均价格0.6元/度计算，则：

(1)补偿前功率因为0.87，每年多收电费(仅以目前实际计算，尚未考虑今后增加的用电量)，2.66X104万度X06元X1.5%=239.4万元;(2)低配补偿到0.98，1.0，总进线补偿后功率因素为0.92，0.93时，每年减收电费(仅以目前实际计算，尚未考今后增加的用电)，266X104万度X0.6元X0.3%=47.88万元，2.66X104万度X0.6元X045%=71.82万元。

4 安科瑞APF有源滤波器产品选型

4.1产品特点

(1)DSP+FPGA控制方式，响应时间短，全数字控制算法，运行稳定；

(2)一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿；

(3)具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；

(4)模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；

(6)输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；

(7)多机并联，达到较高的电流输出等级；

4.2型号说明

4.3尺寸说明

4.4产品实物展示

ANAPF有源滤波器

5 安科瑞智能电容器产品选型

5.1产品概述

AZCAZCL系列智能电容器应用于0.4kV、50Hz低压配电是节能、减少线路损耗、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元、晶闸管复合开关电路、线路保护单元、两个或一个低压电力电容器组成。它可以替代由熔丝、复合开关或机械接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯和其他零件组成的自动无功补偿装置。它具有体积小、功耗低、维护方便、使用寿命长、可靠性高的特点，适应了现代电网对无功补偿的更高要求。

AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数和切割状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动找到合适的投入（切除）点，实现过零切割，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。

5.2型号说明

AZCL系列智能电容器选型：

AZCL系列智能电容器选型：

5.3产品实物展示

AZC系列智能电容模块AZCL系列智能电容模块

安科瑞无功补偿装置智能电容方案

6结束语

从上面的分析可以看出，企业电网的功率因数是通过无功补偿提高的，成本低，投资回收速度快，经济效益强，值得大力推广。但在无功补偿过程中，要了解电网各环节的补偿特点，分清轻重缓急，使补偿效果更好。

此外，我们应该根据负荷的特性来判断我们需要采用什么样的补偿方法。常见的负荷特征分为三相平衡静态负荷、三相不平衡静态负荷、三相平衡频繁变化负荷和三相不平衡频繁变化负荷。在实际应用中，我们应该根据不同的特点选择三相补偿、分相补偿和混合补偿的方法。在电容电路中串联6%或12%的非调谐滤波电抗，用于破坏电容与系统的并联谐振，部分吸收系统、57次及以上，使补偿更加面合。

参考文献:

1. 中国航空工业规划设计研究院组编，工业与民用配电设计手册《第三版)，北京:中国电力出版，2005.
2. 孔令杰.浅谈无功补偿在化工企业的应用[J].硅谷,2010(23):151.

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版

作者简介

叶根胜，男,现任职于安科瑞电气股份有限公司。