如何提高功率因数,优化电力系统运行

1 优化前状况

我公司是大型化工生产企业, 配置4座110k V和1座35k V总降, 55台同步汽轮发电机组。用电设备有大功率电熔炉、氢 (空) 气压缩机, 大型离子膜整流变等, 年用电量已超过1100亿kkwwhh, 且9900%%用电量来自外电网。按照与省电力公司签订的供用电协议, 执行大工业电价及功率因数调整电费办法, 按总降单线考核功率因数≥0.85。从2011年以来, 有3座总降功率因数不达标被罚款, 其中22001111年罚款110077万元, 22001122年罚款5588万元, 22001133年罚款9966万元。因此, 减少功率因数罚款, 是我公司需要解决的一大课题。

2 原因分析

2.1 设备利用率不高

我公司70%以上的用电负荷是异步电机, 运行中大马拉小车、淘汰电机、高能耗电机现象较为普遍。

2.2 无功调节手段缺乏

Y、N降建于70年代, 原2个供电系统中有3台同步发电机组、8台大容量同步电机, 提供系统无功。但自2011年以来, 公司产业结构开始调整, 至2012年底, Y、N降所有的同步电机和3台同步发电机相继被拆除, 失去无功补偿手段, 用电负荷却在增加, 致使这2个系统无功不足。

2.3 系统运方的调整

D降建于90年代, 配套2台25000k W同步发电机组, 自发自用兼上网, 发电机的无功补偿系统功率因数。但从07年以来, 省经信委取消了自备电厂上网指标, 一线两变运行, 功率因数按上下网总无功计算, 造成功率因数经常性的罚款。

3 优化措施

我们采取了提高自然功率因数和人工补偿无功提高功率因数的优化措施。经过连续4年的优化, 取得了明显的成果。

3.1 控制运行电压, 降低供电系统损耗。

6kv配电所运行电压控制范围在 (6-6.2) k V, 特殊情况下不得超过6.3k V;0.4kv变电所运行电压控制范围在 (0.37-0.38) k V, 特殊情况下不得超过0.39k V;电压指标不在此范围内的, 调整变压器无载调压抽头。

3.2 改善机电设备运行状况, 消除大马拉小车现象。

根据工艺需要, 将出力严重不足的电机进行技改。比如站区3台1600k W给水泵进行液力偶合技术改造, 工艺循环水630k W水泵更新为500k W等。

3.3 避免变压器空载运行。

对合成变、净化变、BDC变、二变、煤球变、污水变等负荷严重不足的变电所, 停用一台变压器。

3.4 同步发电机补偿。

5台同步发电机尽量多发无功。主要措施: (1) 在D降系统, 采取一线两变运方, 自备电厂开足一台发电机满足有功, 再增加励磁, 尽能力发无功, 保持系统与外电网基本上零交换, 通过调节主变档位, 平衡D降系统电压。 (2) 在P降, 受蒸汽影响, 发电有功很低, 在保证功率因数不进相的情况下, 再多加励磁, 主发无功, 补偿系统, P降功率因数全年达标。

3.5 并联电容器补偿

利用N降异地新建, 重新计算了系统所需无功, 投入了4组独立的TBB6-3600/400型并联电容器装置, 每组配置了9只400kvar的并联电容器和CKCS-180/6.5型串联电抗器, 用于补偿系统无功。并且随着运行电压变化, 可以及时投切电容器, 彻底解决了功率因数罚款问题。

4 优化过程及效果 (以N降为例)

4.1 优化效果

4.2 优化过程分析

2011年, 没有采取任何无功补偿手段, 只有部分同步机运行, 用电量不多, 罚款22万元, 占N降年用电费的0.39%;

2012年, 化工装置大部分处于停产待拆状态, 部分变压器负荷接近于空载, 停用一台变压器减少损耗, 提高自然功率因数, 由于用电量增加了3560万kwh, 罚款仍较多, 占N降年用电费的0.65%, 效果不太明显;

2013年, 产业结构调整思路已近明确, 虽然该总降已列入异地改建, 规划设计中投入4组并联电容器。因改造需要时间, 一时仍无法解决功率因数罚款问题, 我们在2012年的基础上, 控制电压, 用电量增加了2774万kwh, 功率因数罚款下降了3.06万元, 占N降年用电费的0.54%, 取得了可观的效果。

2014年1月底, 改造后N降投入运行, 增加了4组并联电容器装置补偿无功。全年用电量已超2.5亿kwh, 功率因数罚款为零, 从根本上解决了无功问题。

5 结语

通过对我公司电力系统的优化, 明显减少了电费支出, 提高了用电设备的利用率。比较多种无功补偿措施, 本人认为电容器 (组) 补偿是较优的一种。我公司无功补偿主要集中在总降, 虽然解决了功率因数罚款, 但在用电设备中可能存在有的欠补偿, 有的过补偿。因此, 对企业用户来说, 建议采取分布式补偿+集中式控制方式可能更加合理, 从而更好地优化电力系统运行。

摘要：通过对企业电网进行无功补偿, 降低供电损耗, 提高功率因数, 优化电力系统运行。

关键词：化工企业,功率因数,补偿措施,优化成果及建议