关键词：集中补偿；静电电容器；静止补偿器；补偿容量
1 引言
在大型基建项目施工中，对用电设备的需求及使用量越来越大，对用电量及电压质量的需求也越来越高。施工现场使用的电动机械设备将产生很大的感性无功。施工现场含有线圈的用电设备将会导致线路的功率因素下降。各地供电部门对功率因数有明确的奖惩规定,为减少功率因素产生的罚款、减低电能的无功耗损、改善电压，施工现场通过安装无功补偿装置来抵消临电系统中的感性无功，从而达到降低成本、增加用电效率的目的。
本文结合某新建电厂项目的工程实例进行分析。
2 无功电源的分类及调节特性
无功电源可分为发电机、同步调相机、静电电容器和静止补偿器这4种，本文着重对静电电容器和静止补偿器进行特性分析。
2.1 静电电容器
静电电容器只能向系统提供感性无功功率，不能吸收无功功率，它所提供的感性无功功率Qc与所在节点的电压U平方成正比，公式为：
Qc=U2/Xc[ 引用至《电气工程基础》.张铁岩.2012]
式中Xc=1/wc为静电电容器容抗。
2.2 静止补偿器
静止补偿器由静电电容器与电抗器并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以调控电抗器的电力电子调节装置，就成为能够平滑改变输出或吸收无功功率的静止补偿器。
与静电电容器相比，静止补偿器能快速、平滑地调节无功功率，克服了电容器作为无功补偿装置只能作电源不能作负载，调节不连续的缺点。但其缺点在于造价过高。
3 补偿方式
3.1 集中补偿
补偿装置安装在供电变压器高压侧或低压侧上进行补偿。补偿装置安装于高压侧适用于负荷容量较小的情况，补偿装置安装于低压侧适用于的负荷容量较大的情况。
3.2 分散补偿
补偿装置安装在单独负荷的进线上，一般适用于功率较大的用电设备。
3.3 补偿方式的选择
根据施工现场的用电的特点、经济性、维护保养等方面综合考虑，宜选择集中补偿的方式。如右图，在各变压器低压柜馈线侧安装补偿装置。
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4 补偿容量计算
4.1 现场设备情况实例
某新建电厂项目的现场施工临时用电及生活临时用电负荷为3000kVA，现场配备1000kVA干式变压器1台、800kVA干式变压器1台、630kVA干式变压器5台、315kVA干式变压器1台为上述负荷供电，功率因素考虑为0.65（以实际情况为准）。本文以1000kVA干式变压器加设无功补偿装置为例进行计算，要求补偿后低压侧功率因素达到0.90，低压侧母线标称电压Un为400V。
4.2 补偿容量的选择
4.2.1 采用静电电容器时的容量选择
Uc1=Un=400V。该台变压器有功功率P=650kW，无功功率Q=760kvar（为简便计算，这里假设变压器为理想变压器），补偿前功率因素为0.65，要求补偿后功率因素为0.90。αav（年平均有功）取0.7，查《工业与民用配电设计手册》表1-19，得qc（无功补偿补偿率）=0.685，则有：Qc1=αav×P×qc=227.5kvar（取240kvar，电容器30kvar一组）
4.2.2 采用静止补偿器时的容量选择
根据实际现场情况，由于临电系统是三相、两相接线方式混用，将产生较多三次谐波，且现场大量电焊机、临时照明使用的气体放电灯也会产生谐波污染，故本文这里选择电抗率13%的电抗器（如施工现场临电系统中产生的5、7次谐波污染严重，则可选择电抗率7%的电抗器）。此时电容器额定电压为Uc2=400/(1-13%)=460V，此种情况下的Qc2（无功补偿补偿率）=Uc22×(1-13%)×Qc1/Un2=4602×(1-13%)×240/4002=276.1kvar（取300kvar）。
5 集中无功补偿经济性分析
还是以上述工程为实例进行分析计算，以工程所在地供电管理部门的计费为标准，且不考虑阶梯电价的情况。因现场630kVA干式变压器占多数，下面对单台630kVA变压器进行分析。
5.1 无无功补偿装置
按满负荷情况计算，根据地方标准按最大需量计费为27元/kVA·月进行计算，基本电费=630×27=17010元。
功率因素取0.65，有功功率P=Sxcosφ=630×0.65= 409.5kW，电费以0.8元/kWh计算。电度电费（每天按满负荷6个小时计算）=409.5×6×30×0.8=58968元。根据功率因数调整电费比例对照表，按0.9标准功率因素补偿，则调整电费=(58968+17010)x15%=11396.7。
5.2 有无功补偿装置
不考虑线损变化，考虑用电量不变的情况下，新增无功补偿装置使功率因素达到0.9，按0.9为标准功率因素进行计算，单台630kVA变压器安装无功补偿装置后将节省电费11396.7元/月，使用周期按2年计算，一个工程项目单台630kVA变压器可节约273520.8元。
6 结束语
大型基建项目施工临时用电的用电量及所产生电费将成为影响施工成本的重要因素之一。施工用电系统正确的使用无功补偿装置也将成为一种流行趋势。根据不同施工项目的具体实际情况选择运用无功补偿装置，将改善现场施工临电系统的电压质量，且达到节约施工成本的目的。
参考文献
1.中国航空工业规划设计研究院编写的《工业与民用配电设计手册》【M】3版.北京：中国电力出版社，2005。
2.国家经贸委安全生产局组织编写《的电工作业》第2版，北京：气象出版社，2004。
3.张铁岩编写的《电气工程基础》，人民邮电出版社，2012。
论文作者:杨洋 张鹏飞
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期
论文发表时间:2020/1/16
标签：功率论文; 电容器论文; 装置论文; 因素论文; 静电论文; 电费论文; 低压论文; 《当代电力文化》2019年 18期论文;