摘要：在铁矿的供配电系统中由于存在大量的感性负荷，如电力变压器、异步电动机、电焊机等，因此会出现相位滞后的无功功率，导致系统的功率因数降低及电压损耗和电能损耗增大。本文主要分析工厂用电系统的无功补偿问题，并且提出了通过无功补偿提高工厂供电系统功率因数的办法，从而达到提高用电质量和节约用电的目的。
关键词：工厂供电系统；无功补偿；铁矿
中图分类号： C35 文献标识码： A
引言
供电部门一般要求用户的月平均功率因数达到0.9以上。当用户的自然总平均功率因数较低时，单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时，应装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高用户的功率因数。铁矿供配电系统处于电力系统末端，其供电电压是否稳定直接关系到工厂生产用电安全。就稳定性控制来说，电压损耗是重点关注对象之一。在铁矿生产过程中，普遍认为无功负荷与电压损耗密切相关，无功负荷对电压稳定性所造成的影响是巨大的，无功电流是影响电力系统运行稳定的主要因素之一，由于系统中存在无功电流，因而系统导线容量以及设备容量都相应增大，系统损耗也随之增加，这些都会对系统的可靠性以及稳定性造成不利影响。无功补偿是处理该类问题的有效方式。本文主要针对工厂供电系统无功补偿做一个简单的分析和探讨。
一、补偿的原理
将具有感性功率和具有容性功率负荷的装置连接在一个电路中，如果容性负荷释放能量时，感性负荷就会吸收能量；反之，如果感性负荷释放能量时，容性负荷就会吸收能量，能量会在感性负荷和容性负荷之间交换，通过能量在两种负荷的交换，容性负荷输出的无功功率就可以补偿感性负荷吸收的无功功率。因此，应当采取有效的办法，提高工厂供电系统功率因数，降低电能损耗和功率损耗，以实现提高供电质量且节约电能的目的，而无功补偿就是提高其功率因数的理想途径。
二、无功功率提高供电系统功率因数的具体方法
无功补偿的方式有两种，即用静电电容器作无功补偿和用同步补偿器作无功补偿。因为同步补偿器的结构较为复杂，后期维护所需要的费用相对较大，所以，在工厂中往往会采用静电电容器作无功补偿，而静电电容器无功补偿涉及到高压集中补偿、低压集中补偿和分散就地补偿3种。
其中，高压集中补偿具体指将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的10KV母线上。这种补偿方式只能补偿10KV母线以前所有线路上的无功功率，而此母线后的厂内线路的无功功率得不到补偿，所以这种补偿方式的补偿效果没有后两种补偿方式好。但是这种补偿方式的初投资较少，便于集中运行维护，而且能对工厂高压侧的无功功率进行有效的补偿，以满足工厂总的功率因数的要求，所以这种补偿方式在一些大中型工厂中应用的相当普遍。
低压分组补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线以前包括车间变压器和前面高压配电线路及电力系统的无功功率。由于这种补偿方式能使车间变压器的视在功率减小从而可使变压器的容量选的较小，因此比较经济，而且这种补偿的低压电容器柜一般可安装在低压配电室内，运行维护安全方便，因此这种补偿方式在工厂中相当普遍。
分散就地补偿也称单独就地补偿，是将并联电容器组装设在需要进行无功补偿的各个用电设备旁边。这种补偿方式能够补偿安装部位以前的所有高低压线路和电力变压器的无功功率，因此补偿范围最大，补偿效果最好，应优先选用。但是这种补偿方式总的投资较大，而且电容器组在被补偿的用电设备停止工作时，它也一并被切除，因此利用率较低。这种分散就地补偿方式特别适用于负荷平稳、长期运转而容量又大的设备。
并联补偿的电力电容器大多数采用角形接线（除部分容量较大的高压电容器外）。低压并联电容器，绝大多数是做成三相的，而且内部已接成角形。三个电容为C的电容器接成角形，其容量为同一电路中接成星形时容量的3倍，因此无功补偿的效果更好，这显然是并联电容器接成星形的一大优点，但必须指出：电容器采用角形接线时，任一边电容器击穿短路时，将造成三相电路中的两相短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸。这对高压电容器特别危险。如果电容器采用星形，情况就完全不同，如果其中一相电容器击穿短路，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，故其运行就安全多了。因此10KV及以下变电所设计规范规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时（450kvar及以下）宜接成三角形。低压电容器组应接成三角形。
三、并联电容器的运行与维护
并联电容器在供电系统正常运行时是否投入，主要视供电系统的功率因数或电压是否符合要求而定。如果功率因数过低，或者电压过低时，则应投入电容器，或者增加电容器的投入量。
并联电容器是否切除或部分切除，也主要视供电系统的功率因数或电压情况而定。如果变配电所母线的母线电压偏高（例如超过电容器额定电压10%）时，则应将电容器切除或部分切除。
当发生下列情况之一时，应立即切除电容器：电容器爆炸、接头严重过热、套管闪络放电、电容器燃烧、环境温度超过40摄氏度。
如果变配电所停电，电容器也应切除，以免突然来电时，母线电压过高，击穿电容器。在切除电容器时，须从仪表指示或指示灯观察其放电回路是否完好。电容器从电网切除后，应立即通过放电回路放电。为确保人身安全，人体接触电容器之前，还应对其进行放电。
并联电容器有手动投切和自动调节两种控制方式。并联电容器组采用手动投切，具有简单经济、便于维护的优点，但不便于调节补偿容量，更不能按负荷变动情况进行无功补偿以达到理想的补偿要求。具有下列情况之一时，宜采用手动投切的并联电容器组补偿：常年稳定的无功功率补偿、长期投入运行的变压器或变配电所投切次数较少的高压电容器组，对于集中补偿的高压电容器组，宜采用高压断路器进行手动投切。
无功自动补偿装置，具有自动调节功能，可以按负荷变动情况进行无功补偿，达到比较理想的无功补偿要求。但是这种补偿方式投资较大，且维修比较麻烦。具有下列情况之一时，宜装设无功自动补偿方式，避免过补偿，装设无功补偿方式经济上合理时；为了轻载时电压过高，造成某用电设备损坏。由于高压电容器组采用自动补偿时对电容器组回路中的切换元件要求较高，价格较贵而且维修比较困难，因此当补偿效果相近时，宜优先选用低压自动补偿装置。
结束语
衡量企业经营效益中一项指标是其功率因数的高低，所以，工厂要想其自然功率因数有所提高，还应当利用无功补偿的方法来解决问题，以提高有功输出能力和输电能力，降低电能损耗和功率损耗，从而实现节约电能的最终目的。从当前实际发展情况来看，无功补偿技术仍旧处在发展阶段，存在着许多不足之处。因而，在使用过程中，需要结合实际情况，对电气自动化中无功补偿技术有关措施、策略进行适当调整，通过这种方式的采用促使经济效益最大化。