论文部分内容阅读
摘 要：本文主要简要分析功率因数过低的原因，通过举例说明无功补偿装置的进行改进的具体做法（比如使用耐压等级适合的电容器，或采用无功补偿专用的交流接触器等），且合理设置无功补偿柜内的散热通道，对比分析并改造前后的经济效益。
关键词：低电压补偿装置；无功补偿装置；电容器；散热通道
引言
在现代工业及经济生活中，电能发挥着不可替代的作用，是社会发展的动力源泉。电能在从发电、输电到供配电的过程中，存在着大量的能量消耗，在输电过程中减少无功具有巨大的经济意义；因此，无功补偿技术在供电企业发展中得到了极大的应用。对于我国乃至未来的电力系统而言，无功补偿装置的研究和选择，技术方案合理和经济运行仍是目前主要考虑的问题。
一、低电压功率因数过低的原因分析
功率因数过低的主要原因是由于以前的低电压无功补偿装置在设计上有很多的不合理，导致器件出现故障，未能很好的为系统提供其自身需要的无功补偿功率。
原有的低电压无功补偿装置在设计时常采用纯电容类型的无功补偿，且未配备电抗器，并且电容器的耐压等级过于偏低，这些是造成通信机房配电系统用电设备出现非线性负载情况的主要原因。非线性负载情况的出现会造成一定的谐波污染，含有谐波污染的配电系统从基本上不能适用电容型无功补偿的方案，如果采用电容型无功补偿的话会造成谐波放大，从而导致出现电容器容量下降、熔断器熔断的现象。或由于电容器和连接电容器的电缆出现严重的发热现象，甚至出现电容爆炸的情况，但由于原有的低电压无功补偿装置没有配备电抗器，造成很多的电容器和熔断器发生了故障，不能为系统提供所需的无功补偿。
由于功率因数过低使得配电损耗增大，导致变压器的出力减小，造成供电质量差。因此，为了减少电费的支出，需要对无功补偿装置进行科学的改造。
二、改造方案
2014年6月，对三枢纽低压无功补偿装置进行了科学的改造。在经过多次调查后，针对之前的无功补偿装置存在的一些问题，对此次改造方案进行了优化。根据变压器容量，每侧的补偿柜选择了325 kVar电容器，其中的编码组分为1：2：2：2：2：2；单个组的最小容量为25 kVar，最大容量为50 kVar。在本改造方案中，还对反应器进行了详细的配置，并且合理规划布置了补偿柜，通过将反应器进行分开放置，避免两者之间发生反应，从而大大的提高电容器寿命。
另外，在此改造方案中还合理规划电容器机柜具体的散热通道，并在机柜上方安装了上风机泵，且在电容器附近安装温度感应探头，采用此种方式使风机与温度进行很好的联动来控制风机的启动和停止，当检测到温度过高时风机可自动启动。在该改造方案中，还选择了合适压力等级电容器。因此，合理的选择电容器来减少电容器因不耐压而发生的损坏，也不会由于电阻过热而造成电缆的损毁。
三、具体的改造做法
3.1进行合理的配备电抗器
3.1.1選择电抗器
多数电抗器的选择主要是依据其的负载情况，如负载系统中有三次谐波大的需选择14%的电抗率，如系统中出现五次大的谐波需选择7%的电抗器。在确定电抗器的选型前，可以先利用电能质量分析仪来对无功补偿装置的谐波进行详细的测试，其中三枢纽低电压系统中有三次谐波的电流是3.9A，不过由于有五次谐波的电流会较高，直接达到23.5A，因此应选用7%的电抗器。
3.1.2对无功补偿装置的柜内进行规划布局
无功补偿装置柜内布局是否合理会对电容的寿命产生一定的影响，由于电抗器属于比较典型的易发热元件，电抗器的热量可能会导致缩短的电容器使用寿命，严重的可能对电容器造成破坏。根据电子厂商分析报告了解到当温度上升7℃时，电容器的使用寿命会减半，；所以此次改造中对电容器进行单独的放置，将无功补偿柜主要分成两部分，其中一部分用来安装电抗器，另一部分用来安装主要的电容和熔断器以及交流接触器等，且在电抗器柜上方部分加设风扇以用来散热，避免因热量过大而损坏电容器。
3.1.3科学设计无功补偿装置柜内的散热系统
此次对无功补偿装置柜内的散热通道也进行了改造，经过详细的规划，对其采用了强制通风的方式，将装置内的进风口设计在滤波补偿柜前门下方和后门的下方，而出风口被放置在柜门后方的上部，通过此种方式将通风道路改造为下进风上出风的方式。
同时，在无功补偿柜内电容器的左右安装了两个用于监控温度的测试点，并且设置好将风扇的开关与温度联系在一起，如果在电容器附近的温度被检测到超过40℃时系统会自动开启风扇进行排风降温，从而避免出现由于温度过高而损坏电容器的情况。
3.2选择合理的电容器
3.2.1对电容器进行科学的测算其抗压等级
对于以往电容器出现故障的频率较高，主要是因为耐压等级较低而导致，原选用的电容器耐压等级大多为400V，不过由于城市范围较大使电压经常出现波动的情况，在夜间时电压有时会达到430V左右，就超出了电容器的耐压等级，造成电容器发生的损坏；因此，在选择电容器时要选择耐压等级高于480V的电容器。
3.2.2选用高质量的电容器
原有的无功补偿装置采用的电容器大都是外放置的放电电阻和电容器电缆公用电容器接线端子，放热电阻由于发热会传输到电缆，导致电缆由于过热而发生烧毁的现象，此次改造选择科贝尔电容器，其放电的电阻连接位置与电缆进行区分，可预防放置电阻过热传到电缆而出现电缆烧毁的现象。
四、改造后效益分析
改造无功补偿装置后，三枢纽的功率因数由原有的0.88提高至0.96，减少了电费的支出。
进行改造后的电压畸变率也由原来的1.5%降低到1.2%，滤波效果大为改善，也因此减少了谐波造成的损失，增加了设备的正常使用寿命，极大的降低了设备维修费用，提高供电企业的经济效益。
我国的电价力调电费大部分是由供电局来合理根据因素进行奖罚的，以0.9为标准值，低于这个标准值，就要按照一定的比例进行罚款，高于这个就会相应的奖励，改造前的功率因数在0.89左右，改造后提升至0.95，电费中的力调电费从罚款电费总额的0.5%，变成奖励0.75%，这样就可以节约1.25%的电费，三枢纽每月电费320万元，由此计算，每月节约电费约四万余元，一年节约电费近50万元。
五、结论
对无功补偿装置进行科学的改造，不仅有效的减少了电费的支出，由于控制了功率因数，大大的提高了供电企业经济效益。通过对无功补偿装置进行科学改造后加强了对硬件的使用，有效的避免了由于温度过高而造成的电容器或其他电器元件损坏的现象，极大的减少了供电企业维修的支出，促进供电企业的发展。
参考文献：
[1] 廖晓钟. 控制系统分析与设计[M]. 北京：清华大学出版社，2008.
[2] 中讯邮电咨询设计院有限公司. 中国联合网络通信集团有限公司河南郑州数据中心（中原基地）可行性研究报告[R]. 郑州：中讯邮电咨询设计院有限公司，2011.
关键词：低电压补偿装置；无功补偿装置；电容器；散热通道
引言
在现代工业及经济生活中，电能发挥着不可替代的作用，是社会发展的动力源泉。电能在从发电、输电到供配电的过程中，存在着大量的能量消耗，在输电过程中减少无功具有巨大的经济意义；因此，无功补偿技术在供电企业发展中得到了极大的应用。对于我国乃至未来的电力系统而言，无功补偿装置的研究和选择，技术方案合理和经济运行仍是目前主要考虑的问题。
一、低电压功率因数过低的原因分析
功率因数过低的主要原因是由于以前的低电压无功补偿装置在设计上有很多的不合理，导致器件出现故障，未能很好的为系统提供其自身需要的无功补偿功率。
原有的低电压无功补偿装置在设计时常采用纯电容类型的无功补偿，且未配备电抗器，并且电容器的耐压等级过于偏低，这些是造成通信机房配电系统用电设备出现非线性负载情况的主要原因。非线性负载情况的出现会造成一定的谐波污染，含有谐波污染的配电系统从基本上不能适用电容型无功补偿的方案，如果采用电容型无功补偿的话会造成谐波放大，从而导致出现电容器容量下降、熔断器熔断的现象。或由于电容器和连接电容器的电缆出现严重的发热现象，甚至出现电容爆炸的情况，但由于原有的低电压无功补偿装置没有配备电抗器，造成很多的电容器和熔断器发生了故障，不能为系统提供所需的无功补偿。
由于功率因数过低使得配电损耗增大，导致变压器的出力减小，造成供电质量差。因此，为了减少电费的支出，需要对无功补偿装置进行科学的改造。
二、改造方案
2014年6月，对三枢纽低压无功补偿装置进行了科学的改造。在经过多次调查后，针对之前的无功补偿装置存在的一些问题，对此次改造方案进行了优化。根据变压器容量，每侧的补偿柜选择了325 kVar电容器，其中的编码组分为1：2：2：2：2：2；单个组的最小容量为25 kVar，最大容量为50 kVar。在本改造方案中，还对反应器进行了详细的配置，并且合理规划布置了补偿柜，通过将反应器进行分开放置，避免两者之间发生反应，从而大大的提高电容器寿命。
另外，在此改造方案中还合理规划电容器机柜具体的散热通道，并在机柜上方安装了上风机泵，且在电容器附近安装温度感应探头，采用此种方式使风机与温度进行很好的联动来控制风机的启动和停止，当检测到温度过高时风机可自动启动。在该改造方案中，还选择了合适压力等级电容器。因此，合理的选择电容器来减少电容器因不耐压而发生的损坏，也不会由于电阻过热而造成电缆的损毁。
三、具体的改造做法
3.1进行合理的配备电抗器
3.1.1選择电抗器
多数电抗器的选择主要是依据其的负载情况，如负载系统中有三次谐波大的需选择14%的电抗率，如系统中出现五次大的谐波需选择7%的电抗器。在确定电抗器的选型前，可以先利用电能质量分析仪来对无功补偿装置的谐波进行详细的测试，其中三枢纽低电压系统中有三次谐波的电流是3.9A，不过由于有五次谐波的电流会较高，直接达到23.5A，因此应选用7%的电抗器。
3.1.2对无功补偿装置的柜内进行规划布局
无功补偿装置柜内布局是否合理会对电容的寿命产生一定的影响，由于电抗器属于比较典型的易发热元件，电抗器的热量可能会导致缩短的电容器使用寿命，严重的可能对电容器造成破坏。根据电子厂商分析报告了解到当温度上升7℃时，电容器的使用寿命会减半，；所以此次改造中对电容器进行单独的放置，将无功补偿柜主要分成两部分，其中一部分用来安装电抗器，另一部分用来安装主要的电容和熔断器以及交流接触器等，且在电抗器柜上方部分加设风扇以用来散热，避免因热量过大而损坏电容器。
3.1.3科学设计无功补偿装置柜内的散热系统
此次对无功补偿装置柜内的散热通道也进行了改造，经过详细的规划，对其采用了强制通风的方式，将装置内的进风口设计在滤波补偿柜前门下方和后门的下方，而出风口被放置在柜门后方的上部，通过此种方式将通风道路改造为下进风上出风的方式。
同时，在无功补偿柜内电容器的左右安装了两个用于监控温度的测试点，并且设置好将风扇的开关与温度联系在一起，如果在电容器附近的温度被检测到超过40℃时系统会自动开启风扇进行排风降温，从而避免出现由于温度过高而损坏电容器的情况。
3.2选择合理的电容器
3.2.1对电容器进行科学的测算其抗压等级
对于以往电容器出现故障的频率较高，主要是因为耐压等级较低而导致，原选用的电容器耐压等级大多为400V，不过由于城市范围较大使电压经常出现波动的情况，在夜间时电压有时会达到430V左右，就超出了电容器的耐压等级，造成电容器发生的损坏；因此，在选择电容器时要选择耐压等级高于480V的电容器。
3.2.2选用高质量的电容器
原有的无功补偿装置采用的电容器大都是外放置的放电电阻和电容器电缆公用电容器接线端子，放热电阻由于发热会传输到电缆，导致电缆由于过热而发生烧毁的现象，此次改造选择科贝尔电容器，其放电的电阻连接位置与电缆进行区分，可预防放置电阻过热传到电缆而出现电缆烧毁的现象。
四、改造后效益分析
改造无功补偿装置后，三枢纽的功率因数由原有的0.88提高至0.96，减少了电费的支出。
进行改造后的电压畸变率也由原来的1.5%降低到1.2%，滤波效果大为改善，也因此减少了谐波造成的损失，增加了设备的正常使用寿命，极大的降低了设备维修费用，提高供电企业的经济效益。
我国的电价力调电费大部分是由供电局来合理根据因素进行奖罚的，以0.9为标准值，低于这个标准值，就要按照一定的比例进行罚款，高于这个就会相应的奖励，改造前的功率因数在0.89左右，改造后提升至0.95，电费中的力调电费从罚款电费总额的0.5%，变成奖励0.75%，这样就可以节约1.25%的电费，三枢纽每月电费320万元，由此计算，每月节约电费约四万余元，一年节约电费近50万元。
五、结论
对无功补偿装置进行科学的改造，不仅有效的减少了电费的支出，由于控制了功率因数，大大的提高了供电企业经济效益。通过对无功补偿装置进行科学改造后加强了对硬件的使用，有效的避免了由于温度过高而造成的电容器或其他电器元件损坏的现象，极大的减少了供电企业维修的支出，促进供电企业的发展。
参考文献：
[1] 廖晓钟. 控制系统分析与设计[M]. 北京：清华大学出版社，2008.
[2] 中讯邮电咨询设计院有限公司. 中国联合网络通信集团有限公司河南郑州数据中心（中原基地）可行性研究报告[R]. 郑州：中讯邮电咨询设计院有限公司，2011.