变压器空载补偿在企业节能的应用

摘要：在高供高计的用电企业中，变压器空载时的无功损耗往往由电网供给，影响电网输送能力，另外造成企业用电功率因数偏低，产生高额的力调电费。该文采用低压自动空载补偿的方法，减少变压器空载时从电网中消耗的无功功率，从而提高功率因数，节约企业生产成本。

关键词：功率因数；力调电费；生产成本；空载补偿

中图分类号：TM4文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)13-3157-02

Applications of Transformer No-load Compensation Energy in the Enterprise

WU Shang-hu1, WU Feng-jie2

(1.Lianchuang Power Engineering Services of Gaoming, Foshan, 528500, China; 2. Laboratory Center of Guangzhou University, Guangzhou, 510006, China)

Abstract: For high voltage power supply high voltage measurement companies, the transformer no-load reactive power loss is usually supplied by the network, affecting transmission capacity, while the low power factor produces high power tariff adjustment. In this paper, automatic load compensation method of low voltage is adopted to reduce the transformer no-load consumption from the grid reactive power, thereby enhancing the power factor, saving production costs.

Key words: power factor; power tariff adjustment; production costs; load compensation

企业在投产时一般根据厂区的总装机容量配置相应的变压器，但在实际的生产过程中，往往由于错峰用电、生产淡季、法定节假日等的影响，造成变压器以空载方式运行。由于变压器空载运行时不能使低压电容柜自动投入补偿，导致需要从电网中吸取过多的无功功率，造成功率因数不及格[1]，产出力调电费，特别对于变压器大容量的用户来说，空载期间每月的力调电费会从几千元到过万元不等，较大增加企业生产成本。

根据用户与供电局签定的《供用电合同》中规定“高压供电的工业和高压供电装有带负荷调整电压装置的用电，功率因数为0.90以上”，“其他100千伏安（千瓦）以上用电（包括大、中型电力排灌站），功率因数为0.85以上”。如果功率因数达不到要求时，将对电网运行造成影响，则电费单中相应包含一项 “调整电费”的内容，其调整金额按照《手册》的调整率计算。

如果能较大幅度地降低调整电费的金额，则可为企业创造一定的经济效益，同时也是企业提倡节能环保的一项有力措施。基于此，本文拟采用低压自动过补偿的方法，以解决高供高计变压器的空载补偿问题，从而提高企业用电的功率因数，减少力调电费，节约企业生产成本。

1 自动控制空载补偿原理

由于低压无功补偿的采样是在配电房的低压柜完成，因此功率因数表所显示的功率因数是低压侧的实时功率因数。常用的无功补偿自动控制器是通过检测低压侧的功率因数大小进行控制，当变压器处于空载运行时，其低压侧的电流为0，功率因数为1，低压补偿柜不动作，造成变压器自身所消耗的无功不能得到补偿，而需要利用其它补偿方法解决[2]。

过补偿是一种常用的变压器空载补偿方法之一，很多人认为过补偿装置的投入会使系统损耗加大，电压升高，特别在轻载及空载的情况下更加明显，但是，实践证明，适量的过补偿却能有效减少变压器自身损耗，从而降低用户力率电费（功率因数调整电费）。

变压器属于理想元件，对同一台变压器，如果将高压侧、低压则分别接电源、负荷，那么其是一台降压变压器，相反，则是升压变压器。根据该原理，对变压器在高压则或低压则进行无功补偿，将取得同样效果，本文采用低压自动过补偿的方法。

通过在低压则添加低压电容器的方法实现[3]，并且该电容器的电源线必须接在原有补偿装置检测用电流互感器之前。工作时，通过检测低压侧的电流，对变压器进行无功补偿，当用电电流小于某一设定值时（如1A）,可认为变压器处于空载状态，空载补偿电容自动投入。相反，当用电电流大于某一设定值时（如10A），可认为企业用电开始正常，空载补偿电容自动切除，从而达到自动控制补偿的效果，而无需理会原来的低压补偿装置，其安装原理图如同1所示。

2 空载补偿容量确定

空载补偿容量的确定有两种方法如下[4] 。

1) 通过变压器说明书中技术数据计算空载补偿容量

根据变压器空载无功损耗计算公式

Q0 = I0%*Sn(Kvar)（1）

式中：Q0――空载无功损耗(Kvar)

I0%――变压器空载电流百分比

Sn――变压器额定容量(KVA)

根据变压器说明书的相关技术数据可查询到空载电流百分比I0%与变压器额定容量Sn，从而得到其空载无功损耗Q0，即空载时需补偿的容量。

如某变压器生产厂家部分产品的技术参数如表1所示。

表1 变压器技术参数表

由公式（1），型号为SCB10-800/10的变压器，其空载时需补偿的容量Q0=1%*800=8（Kvar）。

2) 通过可调电容器现场确定补偿容量

安装完空载补偿系统后，将空载补偿电容换成可调的电容[5]，通过不断调节电容器的容量，同时，利用高压计量表实时监测高压则的功率因数，当高压侧功率因数为1时，所调节的电容器容量就是该变压器的空载补偿容量。

3 工程实例

大工业用电企业总电费由电度电费、基本电费、调整电费三部分构成。其中电度电费=有功用电量×电费单价，按照每月有功电量多少收取，是不能减少的；基本电费即容量费，按照企业变压器容量大小收取，是不变的；而调整电费=（电度电费+基本电费）×调整系数，因此要减少企业总电费，必须减少调整电费金额。这就要求提高企业用电功率因数，从而减小调查系数。

对某大工业用电企业在使用空载无功补偿前后的调整电费进行比较，如表2、表3所示。考核功率因数（力率）为0.90，力调电费为正时，该企业电费受罚，为负时，电费受奖。计费容量为1000KVA，基本电费为18000元。从表2，2007年3月―2008年2月期间，该企业每月的功率因数都在0.90以下，达不到供电考核要求，造成力调电费的总金额高达49147.20元，即平均每月受罚金额4095.60元。2008年3月对该企业安装空载补偿装置后，如表3所示，功率因数达到0.90以上，达到供电考核要求，力调电费由受罚变成受奖，2008年3月―2009年2月期间，力调电费总金额为-1836.45元，即每月受奖金额153.04元。由此可见，该企业安装空载补偿装置后，每月可节约电费支出4248.64元。

调整系数：根据用户实际功率因数，通过《广东省变压器损耗及功率因数计算方法和查对表》查对所得的数据。正数表示增收，负数表示减收。

4 结束语

变压器空载补偿在高压计量企业节能应用中发挥重要作用，特别是高压计量的大工业用电企业，可有效提高其功率因数，降低力调电费，经实践证明，是减少企业经营成本及推广节能环保的一项有力措施。

参考文献：

[1] 鲍海洋.提高功率因数实现节支降耗的措施[J].广西铁道,2009(11):22-23.

[2] 罗学森.巨典矿业公司高压电容器无功补偿的缺陷及改进方法[J].广西电力,2006(6):36-39.

[3] 张永刚,李普恩.大型变压器温升试验补偿电容器塔的设计[J].电器制造,2009(11):58-59.

[4] 王晓刚,李儒,蚁松. 大型电力变压器空载试验电源问题浅探[J].变压器,2003(6):29-31.

[5] 濮贤成,钟诵平,程文.电力变压器无功补偿容量的确定[J].农村电力,2005(2):38-39.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文