徐亮
摘 要：受大规模使用的工厂非线性负载影响，工厂配电系统往往会受到无功电压分量和谐波电流的影响，基于此，本文分析了低功率因素、谐波对工厂供电系统的危害，并详细论述了工厂供电系统的无功补偿应用、工厂供电系统的消谐装置应用，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键词：无功补偿 工厂供电系统 消谐装置
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（a）-0034-02
受电力电子技术不断完善影响，近年来我国工厂供电系统的中感性负载容量不断提升，供电功率因素下降、高次谐波作用等情况也因此广泛出现，供电电压和电流因此出现的严重畸变，往往会直接影响用电设备的工作状态，而为了尽可能消除这类不良影响，文章围绕无功补偿及消谐装置在工厂供电系统中应用，开展具体研究探讨问题的原因所在。
1 低功率因素、谐波对工厂供电系统的危害
1.1 低功率因素危害
由电机将电能转换为工作动力能源属于工厂多数设备的运行原理，但电机的电感特性却会导致能量转换过程中大量无功能力和谐波电流的产生，由此引发的电磁环境恶化，往往会直接影响供电质量与工程供电电能的综合性能，系统铜耗增加、系统调压稳压性降低等危害也往往会因此出现，具体危害如下所示：
（1）系统铜耗增加。
大量高次谐波电流会直接增加供电系统容量，由此引发的电能浪费、供电线路与供电设备铜耗增加必须得到关注。一般情况下，工厂供电系统功率因素为0.9时，系统铜耗大约为120左右，而当其功率因素为0.5时系统铜耗则变为400左右，由此可较为直观了解低功率因素的危害。
（2）系统调压稳压性降低。
在系统供电容量不变的前提下，无功功率降低及电流上升将导致电压畸变波动的发生，系统调压稳压性能下降往往因此出现，工厂产品的生产效率、质量也会因此大幅下降，而严重时导致的系统崩溃往往会引发较为严重的经济损失[1]。
1.2 谐波危害
工厂高次谐波的产生与基于电力电子技术的晶闸管等整流装置大量使用存在一定联系，而结合近年来业界开展的相关研究与实践探索不难发现，高次谐波往往会对工厂旋转电机、电力设备、通信造成影响，具体影响如下所示：
（1）旋转电机。
谐波电流将引发附加损耗，电机旋转磁场与谐波电流的相互作用还会导致较大噪声与谐波过电压的出现。
（2）电力设备。
变压器涡流损耗、磁滞损耗均源于谐波电压的影响，铜损则会导致变压器实际使用容量下降。
（3）通信。
谐波通过电磁感应、电容耦合、电气传导等方式感应到通信线路上，通信系统便会因此受到一定干扰，无法正常通信、通信数据丢失属于这类干扰的主要表现。
2 工厂供电系统的无功补偿应用
2.1 使用电力电容器
使用电力电容器属于较为常见的工厂无功补偿方式，这里的电力电容器也可以称为移相电容器和静电电容器，使用电力电容器的无功补偿可细分为低压分组补偿、个别补偿和高压集中补偿，具体应用如下所示：
（1）低压分组补偿。
在工厂车间配电室安装电力电容器属于低压分组补偿的主要方式，而在保护装置和低压开关的支持下，无功补偿将实现自动控制并具备较高经济性。值得注意是在低压用电设备和配电箱附近安装无功补偿设备能够实现个别补偿与分组补偿的混合使用，无功补偿的有效性将得到更好保障。
（2）個别补偿。
直接连接电容器与电动机的引出线端，即可实现工厂供电系统的个别补偿，保证电力电容器安装位置的合理性，同时避免安装于逆运行电动机、电力装置输出端、高次谐波含量过多等处，即可最大化个别补偿效用发挥，合理选择电力电容器容量并保证其产品质量也必须得到关注。
（3）高压集中补偿。
在工厂总降压变电所低压侧60-10kV目标安装电力电容器属于高压集中补偿的主要应用方式，安装简单属于该补偿方式的主要特点，但经济性较差、无法解决工厂内部配电系统无功功率问题属于高压集中补偿存在的不足[2]。
2.2 提高自然功率因素
提高自然功率因素同样可较好满足工厂供电系统的无功补偿需要，这里的自然功率因素提高需关注生产运行过程中的超负荷运行工况，并由此合理选择电动机与变压器，具体应用如下所示：⑴合理选择电动机。电动机的合理选择直接关系设备功率的提升，因此相关人员必须充分考虑电动机的型号、规格、容量以及满载运行状态，电动机的机械性能、电气指标也需要得到关注，如工厂某环节使用的电动机负荷始终处于较低水平，便可以选择容量相对较小的电动机提高工厂供电系统的自然功率因素。⑵合理选择变压器。考虑到变压器消耗的无功功率因素往往占整个供电系统的25%，变压器控制运行状态无功功率则占总数的80%，因此工厂必须关注变压器容量、台数、运行方式选择的合理性，以此保证最优的变压器选择能够更好满足工程供电系统无功补偿需要。
3 工厂供电系统的消谐装置应用
3.1 加装滤波器
无源滤波器、有源滤波器、混合滤波器均属于较为典型的工厂供电系统消谐装置应用，具体应用思路如下所示。
（1）加装无源滤波器。
因成本较低，无源滤波器在我国工厂供电系统领域存在较为广泛应用，通过电阻、电抗器、电容器组成并联低阻通路属于较为典型的应用，一般还需要将电容元件、电感元件通过并联安装于整流器输入端，电容元件主要负责将直流电压维持在稳定水平，其具备降低直流侧纹波的作用，而电感元件则能够实现整流过程的脉冲直流降低的作用。
（2）加装有源滤波器。
谐波注入电路、交直流逆变桥属于有源滤波器的基本构成，由此有源滤波器的应用便能够通过产生一个与负载电流相反的谐波电流实现谐波影响的消除，但投资相对较高、体积较大，使得有源滤波器的实际应用存在一定限制。
（3）混合滤波器。
APF和PF串联后接入电网、串联APF和并联PF混合、并联APF和并联PF混合均属于较为典型的混合滤波器组合，良好的可控性、优秀的响应速度属于混合滤波器的主要特点，较强的动态补偿能力、较高的自适应能力也使得混合滤波器具备广阔的应用与发展前景。
3.2 应用主动型谐波抑制技术
加装滤波器属于典型的被动型谐波抑制技术，而应用主动型谐波技术同样能够满足工厂供电系统的消谐需要，多脉动整流、脉宽调制、多电流变流等技术均属于较为典型的主动型谐波抑制技术，如其中的多脉动整流技术便能够将方波的电压或电流波形叠加获得理想波形，脉宽调制技术则能够通过傅里叶级数实现谐波和基波的控制。在主动型谐波抑制技术的应用中，SVC动态无功补偿及消谐装置便属于其中典型，该装置不仅能够实现工厂供电系统供电裕度的增加、供电电能质量水平的提高，还能够实现供电系统功率因素的改善，由此可见工厂供电系统无功补偿与消谐装置应用具备紧密联系。
4 结语
综上所述，无功补偿及消谐装置可较好服务于工厂供电系统，在此基础上，本文涉及的使用电力电容器、提高自然功率因素、加装滤波器、应用主动型谐波抑制技术等内容，则提供了可行性较高的工厂供电系统安全、稳定、高效运行思路，而为了进一步提升无功补偿及消谐装置的应用效果，SVC动态无功补偿及消谐装置等先进设备的研发与应用应该得到关注。
参考文献
[1]司马文霞，陈莉珺，杨庆，等.gto控制阻尼电阻脉冲投入的铁磁谐振控制[J].高电压技术，2014（5）：1520-1529.
[2]李义安，张迪.无功补偿及消谐装置在煤矿供电系统中的应用[J].能源与节能，2014，11：156-157.
