匡仲發(fā)

（摘要）對于水電施工企業(yè)來說，施工用電在施工成本中占的比重還是比較大，如果不能減少無功功率，降低功率因素，將會大大增加工程施工成本。對于水電施工企業(yè)來說，由于現(xiàn)場使用的電氣設(shè)備種類繁多，且移動性較大，故補償方式宜采用集中補償方式，即補償?shù)碾娙萜髟O(shè)置在變配電所的低壓母線上。電容器的控制方式有兩種：手動投切方式、自動補償控制。在用電設(shè)計和布置過程中，安裝功率補償裝置，從大環(huán)境來說是響應(yīng)了國家節(jié)能降耗、低碳生活生產(chǎn)的號召，從自身經(jīng)濟角度考慮，雖然短期補償裝置投入成本較高，但對于長期大容量用電用戶來說能節(jié)約大量的用電成本費用。

關(guān)鍵詞：水電施工用電功率補償安裝

電力系統(tǒng)中使用的輸變電設(shè)備及電力用戶的用電設(shè)備，如電力變壓器、電動機、電焊機、日光燈等大部分都具有電感的特性。它們按照電磁感應(yīng)原理工作，在建立交變磁場時需要從電力系統(tǒng)中吸收無功功率。但無功功率并不是實際做功的功率，電力系統(tǒng)中的發(fā)電機在其發(fā)出的視在功率一定時，無功功率需求的增加將會造成發(fā)出的有功功率的下降從而影響發(fā)電機的出力。同時，無功功率在系統(tǒng)中的輸送回造成許多不利的影響：1、無功功率在通過電網(wǎng)時會引起線路及設(shè)備的有功損耗。2、電網(wǎng)電壓損失會隨無功功率的增加而增加，給電網(wǎng)的調(diào)整造成困難。3、在電網(wǎng)輸送有功功率不變的情況下，無功功率的增加會使總電流增加，會使系統(tǒng)中的設(shè)備如電力變壓器、開關(guān)、導(dǎo)線的容量、規(guī)格尺寸增大，從而增加投資費用。

為了提高電網(wǎng)的經(jīng)濟運行水平，減少線損，提高供電質(zhì)量，國家有關(guān)部門頒布了《功率因素調(diào)整電費辦法》，要求用電用戶通過一定的措施減少無功功率需求量而達到提高功率因數(shù)的目的。對于如水電施工企業(yè)等工業(yè)用電用戶，要求用戶執(zhí)行0.9的功率因素標準。如不能達到0.9，則按照一定的標準增加收費；如功率因素超過0.9，則按照比例予以減收電費。功率因素調(diào)整電費費率見附表。

分析功率因素調(diào)整電費表可以發(fā)現(xiàn)，功率因素不能達到0.9增收電費的比例是比較大的，對于水電施工企業(yè)來說，施工用電在施工成本中占的比重還是比較大，如果不能減少無功功率，降低功率因素，將會大大增加工程施工成本。分析同時發(fā)現(xiàn)，一味提高功率因素太多（大于0.95），那么增加的功率補償裝置投資費用將不會低于減收的電費，那也是不經(jīng)濟的。

對于大多數(shù)水電施工企業(yè)來說，電由業(yè)主以固定價格提供，但增收電費要由施工單位承擔(dān)，減收電費一般不會返給施工單位，故施工單位在對自有用電設(shè)備進行功率補償時需要注意補償?shù)亩鹊膯栴}，只要能達到0.9就可以，在實際操作中考慮補償電容量時可留一定的富余度，使其補償后理論值能達到0.92即可。

對于使用單位來說，為提高功率因素而設(shè)置的補償裝置一般為低壓無功電容補償器。對于水電施工企業(yè)來說，由于現(xiàn)場使用的電氣設(shè)備種類繁多，且移動性較大，故補償方式宜采用集中補償方式，即補償?shù)碾娙萜髟O(shè)置在變配電所的低壓母線上。電容器的控制方式有兩種：手動投切方式、自動補償控制。由于水電施工用電負荷隨時變化，且幅度較大，采用手動投切方式，如在投切的電容量一定的情況下，用電負荷突然增大或突然有功率因素特別低的用電設(shè)備投入使用，則可能造成補償容量過低，無法達到補償至0.9的目的；反之負荷突然降低，將造成補償容量過大，電容積蓄的電能的釋放會造成線路的電流過大，可能造成用電設(shè)備的損壞，進而引起安全事故。故在控制方式上必須采用自動補償控制方式，根據(jù)不同的負荷及設(shè)備的功率因素和補償要求自動增加或減少電容器組的投入。

前面說到在補償?shù)臅r候要注意補償?shù)亩鹊膯栴}，其實就是補償用的電力電容器容量裝備多少的問題，就是補償容量的確定。怎樣才能做到既能滿足補償要求又不能超標裝備呢？這就是下一步需要討論的問題。

補償容量的大小決定于電力負荷的大小、補償前負荷的功率因素以及補償后提高的功率因素值。補償容量QC可按下式計算：

QC=Pap（tgφ1- tgφ2）

式中：QC ----補償容量

Pap----用電負荷

φ1----補償前功率因素角

φ2----補償后功率因素角

例：額定狀態(tài)下電機功率因數(shù)COSφ1=0.85，要補償?shù)焦β室驍?shù)COSφ2=0.93，

COSφ1 =0.85》φ1=0.5548 =》 tgφ1=0.6197

COSφ2=0.93 =》φ2=0.3763=》 tgφ2=0.3952

則Q=P（0.6197-0.3952）=0.2245P

就是要按照電機容量的22.45%進行補償。

不同的設(shè)備因其不同的工況，故其本身的功率因素值不同。不同設(shè)備組合的用電負荷組其功率因素值同樣是不同的。

具體到水電施工工程，其涉及的用電設(shè)備種類和種類變化是比較多的，故在補償容量的計算時如何確定設(shè)備的功率因素是較困難的，要做到準確又經(jīng)濟的配置補償容量很不容易。為了保險起見一般按照施工用電功率因素最低的情況考慮配置。以下就以四川大渡河沙灣水電站一臺1250KVA變壓器集中補償為例進行說明。

四川大渡河沙灣水電站在進行防滲墻施工時使用沖擊鉆機進行防滲墻造孔作業(yè)，電機功率55KW，由于工期緊，配置鉆機數(shù)量較多，用電負荷較大。大量使用1250KVA變壓器，每臺變壓器下接鉆機20臺，銘牌功率達到1100KW，因鉆機施工不一定全部同時進行，考慮同時率80%，故電力負荷容量按照880KVA計算。

計劃補償至功率因素cosφ2=0.9.。

鉆機電機銘牌功率因素0.84，但由于鉆機工作特性，實際功率因素cosφ1只有0.65。

COSφ1 =0.65》φ1=0.8632 =》 tgφ1=1.1691

COSφ2=0.90 =》φ2=0.4510 =》 tgφ2=0.4843

則Q=880*（1.1691-0.4843）=602.62kvar

集中補償容量為602.62kvar較為有利。實際補償采用兩個300

Kvar電容柜并聯(lián)，一套自動補償控制裝置控制。

補償器安裝完成后需要對自動補償控制器進行各項參數(shù)的預(yù)置。自動補償控制裝置的參數(shù)預(yù)置主要有工作模式預(yù)置、目標功率因素預(yù)置、電流互感器變比預(yù)置等。預(yù)置方法在每臺控制器所帶說明書上都有詳細的說明，在此不細述，下面就以上幾種參數(shù)的用途及一般采用的參數(shù)值進行說明。

1、工作模式的預(yù)置：工作模式有手動和自動兩種，在幾種補償情況下設(shè)定為自動模式。

2、目標功率因素的預(yù)置：確定需要補償?shù)降霉β室驍?shù)，一般設(shè)定為0.9.

3、電流互感器變比的預(yù)置：變比參數(shù)設(shè)定要和置于工作母線取電的電流互感器變比一致。互感器的選用要根據(jù)集中供電變壓器下負荷而確定，如上例中1200KVA變壓器帶20臺鉆機，理論用電負荷880KW，額定電流2500余A，安裝2500/5電流互感器。則此補償控制器電流互感器變比參數(shù)設(shè)置為2500。

通過安裝功率補償裝置，使原為0.65的功率因素提高至0.9，減少了電費的支出。據(jù)統(tǒng)計，沙灣電站尾水渠950米長的防滲墻施工總計用電電量150萬度，峰平谷時段用電數(shù)量基本相當(dāng)，平均電費單價為0.85元，總電費為127萬余元。計費電量為有功電量，如未配置功率補償裝置，按照0.65的功率因素計算，150萬有功電量的情況下，無功電量將達到175.5萬度，將極大地增加線路總電流，使線路電壓降加大，線路損耗加大。在功率因素為0.9情況下有功電量150萬度能完成的工作任務(wù)，在功率因素為0.65的情況下需要的有功電量將遠遠大于150萬度。因為涉及到不同的線路布置故此電量計算較為復(fù)雜，在此不作詳細敘述。在此簡單計算0.65功率因素下，127萬電費情況下，力調(diào)電費將達到127萬*15%=19.05萬元，在不考慮功率因素0.65時有功電量將會大量增加的情況下，僅此一項就節(jié)省力調(diào)電費19.05萬元，總體施工成本的大大降低。

總之，在用電設(shè)計和布置過程中，安裝功率補償裝置，從大環(huán)境來說是響應(yīng)了國家節(jié)能降耗、低碳生活生產(chǎn)的號召，從自身經(jīng)濟角度考慮，雖然短期補償裝置投入成本較高，但對于長期大容量用電用戶來說能節(jié)約大量的用電成本費用。既有一定的社會效應(yīng)，也有豐厚的經(jīng)濟效益回報。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。