摘要：电力能源在现今的工业发展中有着非常重要的作用，其直接影响到整个工厂是否可以顺利的进行生产，在对电能消耗上也是非常巨大的。在这其中，负荷用电功率因素会对电力系统造成严重的影响，这是相关的部门非常重视的问题。所以在工业供电系统中，如果无法达到国家的相关规定，必须要进行无功补偿。本文主要针对工厂供电系统无功补偿问题进行简要分析，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：工厂；供电系统；无功补偿；问题
电力能源在现今的工业生产中发挥着极其重要的作用。工业部门的电力消耗占总体电能消耗的70%，其中负荷用电功率因素对电力系统的影响也一直是我们广泛关注的问题。国家供电部门也对这个问题也做出了相关规定，在工厂供电系统中，未达到标准要求的，必须进行无功补偿。
1无功补偿概述
1.1无功功率与功率因数
电网输出的功率分为有功功率和无功功率。有功功率是用电设备把电能转变为其他形式的能并利用这些能对外作功；无功功率是指交流电路中存在的感性或容性设备为保证自身正常工作需建立交变磁场或电场而需要的电功率，它不对外做功。
1.2无功补偿原理
在交流电路同一电压作用下，电感电流和电容电流方向相反，相位角相差180°，也就是说感性无功功率与容性无功功率可以互补。由于工厂电力负荷如电动机、变压器等大部分属于感性负荷，若在供配电系统中并联安装电容器等无功补偿设后，可以向感性设备提供一定的无功功率，减少感性设备对电网的无功功率的需求，这就是无功补偿。
2无功补偿的目的及意义
无功补偿的主要目的就是提升供配电系统的功率因数，提高功率因数对工厂有如下益处：①减少工厂电费支出供电公司发出来的电是以视在功率来计算，但却根据用户消耗的有功功率来收费。若工厂从公共电网中吸收过多的无功功率，即功率因数过低，会造成供电公司成本加大。因此供电公司每月向用户计收电费时，若工厂平均功率因数低于规定标准时，要增加一定比例的电费。②改善电压质量系统的电压损失会随无功功率需求的增加而增加，通过进行无功补偿后，提高功率因数，可改善系统的电压质量，使负载电压更稳定。③降低选择变压器的额定容量变压器的额定容量是由其二次侧的视在功率决定，对变压器二次侧进行无功补偿后视在功率降低，因此可以选择较小额定容量的变压器，节省投资。
3工厂供电系统无功补偿中存在的问题
3.1感性负载设备的使用问题
工厂供电系统中的大部分感性设备在使用的过程中都会耗损额定容量，耗损的额定容量在10%-15%之间。工厂的供电系统中广泛使用电力变压器以及大型的电动机，这些机器会在无形中耗损电能，不仅不会提高工厂的生产效率，还会增加工厂的生产成本。因此，工厂在进行电力系统铺设的初期，就要选择更加合适的发动机，工厂在进行发动机的选择时，要考虑多种方面的综合因素，深入了解不同厂家的不同发动机和异步电动机，结合工厂的生产现状以及生产需求，选择最佳的发动机，这样可以有效减少电力的损耗。
3.2供电电压不稳定
工厂中各种设备的正常运行以及工厂供电系统的安全使用都离不开稳定的电压。如果电压过低，供电系统中的各种设备不能正常运行，这在很大程度上影响了工厂的生产效率；如果电压过高，磁力一直处在饱和的状态下，这样会使得无功功率随着磁力和电压的变化而不断增长，从而增加了工厂电力的损耗。因此，要保证一个稳定的电压，可以避免电能出现无端的消耗，确保设备的正常运行。
3.3变频器会出现谐波问题
在变频器的日常运行中，肯定会出现高次谐波的问题，这个问题不仅会对发电、供电和用电设备造成不利的影响，还会对无功功率造成大量的损耗，这样会显著降低供电系统的功率因素。如果谐波问题比较严重，还会对供电系统中电力设备的安全运行产生影响。
4工厂供电系统无功补偿问题的应对措施
4.1提高工厂供电系统中的自然功率因数
自然功率因数的大小是由所使用电气设备的负荷性质来决定的，阻性负荷的自然功率因数较高；感性负荷的自然因数较低。降低用电设备需要的无功功率，就可以有效提高供电系统中的自然功率因数。具体可以从以下几方面入手：首先要根据工厂实际的运行状况，选用正规厂家生产的变压器和发动机，选择合适的型号和容量，使异步感应发动机可以尽量接近满载运行，工厂还可以更换轻负荷电动机的接线以及轻负荷感应电动机，避免出现“大马拉小车”的现象，如果工厂的条件允许，可以将供电系统中的异步电动机更换为同步电动机，另外，在进行发动机的选择时尤其要注意电动机的电气指标以及机械性能，不可以选择封闭式的电动机；其次要避免变压器长期处在低负荷的运行状态或者空载运行；再次，工厂要科学合理地安排以及调整生产的工艺流程，改进电气设备的运行状况，禁止机床电动机或者电焊机等设备出现空载运转；最后，供电系统中的所有开关都要选用无压运行的电磁开关。
4.2采取无功补偿措施
如果使用上述方法提高供电系统的自然因数之后，还没有达到工厂的要求，就要采用无功补偿措施。目前工厂中使用最为广泛的无功补偿措施主要是靠电容器来进行的，电力电容器又叫做静电电容器或移相电容器，可以在工厂线路上安装，这样可以有效降低线路前端电网中的无功电流，这种方法操作简单，成本低廉，经济性非常好。具体的无功补偿措施主要有以下几种，如图1：第一，个别补偿，个别补偿又叫做随机补偿，主要是将电容器和电动机的引出线端进行直接地连接，而且电容器和电动机使用的是同一套开关设备。使用这种措施进行无功补偿时，不可以随意地确定电容器的安装位置，电容器不可以安装在含有高次谐波较多的地方、逆运行的电动机以及电力装置的输出端。另外，在进行电容器补偿的时候，要注意电容器容量的选择，避免出现过补偿的状况。第二，低压分组补偿，这种补偿措施主要是将电容器安装在车间变配电室，这样可以有效减少电容器的总容量，以此来提高电容器的使用效率。这种补偿措施主要是依靠保护装置以及低压开关来实现的，因此，该措施可以有效实现自动控制，降低高压线以及配电变压器中的电能损耗，从而降低工厂车间中的主变压器功率。但是，该措施会使用低压线路中的无功电流，所以要将电容器安装在配电箱或者低压用电设备的附近，这样不仅可以有效实现分组补偿与个别补偿的组合使用，还可以加强补偿的效果。第三，高压集中补偿，主要是将电容器安装在工厂总降压变电所低压方向6-10kV的母线上。这种补偿措施的安装比较方便，而且使用率也很高，可以有效提高电能质量和供电的经济性。但是这种补偿措施只能应用在总降压变电所。
4.3使用同步补偿器和消除谐波装置
同步补偿器又叫做同步调相机，主要在同步电动机进行空载运行进入过励磁运行的状态下，向供电系统提供无功功率；在同步电动机进入欠励磁运行的状态下，从供电系统中吸收无功功率。这种方法虽然可以均匀地调节电网的电压水平，但是结构过于复杂，与电力电容器相比，同步补偿器的投入和运行的成本比较大，所以同步补偿器的使用不是很广泛。研究人员根据工厂供电系统和谐波治理的原理，研发出了消除谐波的装置，比如，TCR性SVC装置，该装置不仅可以提高供电系统的功率因数以及供电电能的质量，还可以净化电网的电磁环境，从而保障电气设备的平稳安全运行，在满足生产需求的情况下节约能量，减少损耗。
结语
综上所述，无功补偿可以提高工厂供电的质量。通过对工厂供电系统无功补偿问题的研究可知，工厂要选择合适的无功补偿设备和方式，将分散补偿以及集中补偿有机结合，以此来提高供电系统供电的稳定性、经济性和安全性，从而促进我国电力行业的发展。希望本文可以为相关人员研究工厂供电系统无功补偿的问题提供参考。
参考文献：
[1]赵玉刚.浅析工厂供电系统无功补偿问题[J].科技创新与生产力，2014（9）：42-43.
[2]陈斌.工厂供电系统无功补偿问题分析[J].工业，2016（12）：00165-00165.
[3]何丽萍.工厂供电系统无功补偿问题研究[J].中国科技纵横，2015（10）：157-157.
论文作者:柴玉玲
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/28
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