该码头紧张为煤炭装卸码头，紧张用电设备为皮带机及赞助生产举动步伐，其变电所供电系统原设计情形如下：高压侧设置了两段10kV母线，运行办法为单母线分段运行，互为备用。高压紧张用电设备为8台皮带运送机，总负荷3430kW，每段负荷1715kW，单段补偿300kVar；低压负荷紧张为赞助电机类，打算负荷418kW，变压器容量630kVA,低压无功补偿175kVar。
码头试运行一个月以来，全体电气系统运行稳定，但创造变电所10kV段电能计量功率因数低，无功功率负荷较大。试运行期间内，10kV A段母线有功电量为111417 kWh，无功电量为98654kVarh，功率因数仅为0.75，惩罚7.5%；10kV B段母线有功电量为183135 kWh，无功电量为249635kVarh，功率因数仅为0.59。惩罚27%。
3.1 对原设计参数剖析
根据各个设备铭牌参数，采取须要系数法进行有功、无功功率核算，核算情形如下：
表1 无功补偿核算表
由上表核算可知，若设备均正常运行，理论上10kV电源进线处功率因数应不低于0.93，完备知足哀求。
3.2 对供配电系统设备进行现场检测
1)检讨就地电能表显示的有功电量、无功电量值，与供电电源处10kV综保装置统计值比对，数据吻合；现场实测电能表的电压电流相角差无误。
2)检讨10kVA、B段所带无功补偿装置，创造A、B段补偿装置手动自动、手动办法下均运行正常。
3)检测低压段无功补偿，创造低压无功补偿装置运行正常，补偿后功率因数为0.93。
由现场检测推断，供配电系统本身无问题，缘故原由可能在于用电设备本身。
3.3 对变电所10kV高压侧用电设备进行检测
空载启动各皮带机进行检测，首先检测功率因数更低的B段母线：仅#2和#3皮带电机开启空载运行时（此时B段无其他负荷）。不雅观察无功补偿装置投入前后电能表记录的无功功率变革，补偿前二次有功功率0.014kW、无功功率0.026kVar、功率因数0.48，补偿后二次有功功率0.014 kW、无功功率0.007 kVar、功率因数提高至0.89，即无功补偿装置补偿值（300kVar）不敷以将整段负荷的功率因数提高至0.9。
当B段上的皮带电机空载全开时，补偿后无功功率降至0.56；以同样的办法检测A段：全部空载后功率因数降至0.65。因此，皮带电机空载运行明显恶化功率因数。
在码头试运行时对皮带机回路进行轻负载运行(1000t/h)和额定负载(1500t/h)运行检测，测得的皮带电机带载运行数据统计如下。
表2 A皮带电机带载运行数据
表3 B皮带电机带载运行数据
3.4 结论
（1）皮带电机空载或低货色荷载时，自身功率因数很低，无功补偿后仍较低。
（2）随着皮带机货色荷载的提高，皮带电机自身功率因数提高，补偿后总功率因数提高。
（3）随着皮带机货色荷载的进一步提高，直到靠近额定荷载时，A段10kV母线无功补偿容量足以将总功率因数改进至0.9以上，但B段10kV母线无功功率补偿仍有较大缺口。
（4）在皮带空载或轻载条件下，无功补偿装置容量严重不敷；在皮带负荷升高至一定水平时，情形有所改进。
（5）皮带电机1A和1B、2A和2B、3A和3B、4A和4B的额定功率、额定电流、额定功率因数等参数完备同等，但两者的制造厂家不同、空载电流、空载有功功率、空载无功功率、空载功率因数等差距很大。表明B路皮带电机制造工艺不良，漏磁通大，主磁路磁导小、建立主磁场所需的无功电流大，致无功花费更多，同等条件下比较对应的A路皮带电机无功花费增大约50%。
4 对策及其剖析4.1 根据上述缘故原由剖析，为改进现有功率因数偏低的状况，可考虑以下两种方案：
第一种方案是提高装卸效率，从而提高皮带机的运行荷载，减少皮带机空载或轻载的运行韶光，从而改进现在功率因数偏低的情形。方法是提高门机操作职员的闇练程度，提高全体运送系统的掩护程度，根据气候情形合理安排船舶靠泊韶光。
第二种方案是从设备方面办理，根据现有运行情形，最大补偿容量按照各皮带机空载运行时所需无功补偿容量，打算数据如下。
表4 最大无功容量打算
根据上述打算和现有情形，补偿方案如下：将原设置于B段10kV母线的无功补偿装置（300kVar）变更移至A段10kV母线，与原设置于A段10kV母线的无功补偿装置（300kVar）共同构成A段10kV母线的高压无功补偿容量，共计补偿容量600kVar；B段10kV母线的所需无功补偿容量为750kVar，因此考虑新增设容量为750kVar无功补偿装置一套，采取300kVar+450kVar分两组投切的办法。
4.2 对策的效果剖析
第一种方案经济效益最好，在提高了码头的装卸运输效率同时又提高了功率因数，达到双赢的局势，但是缺陷是须要韶光较长，在一段韶光内功率因数偏低的情形无法得到有效改进，而且易收到气候、职员调度缘故原由影响。
第二种方案所需韶光短，虽然须要一次性投资购置干系设备，但是可通过后期电费褒奖来抵除投资用度。设备安装完毕之后，功率因数最高可提高至0.95，功率因数调度电费月增减率为7.5%。
按第二种方案改造后，以试运行阶段的电量为参照， 14个月即可抵消改造用度。因此，终极方案确定为急速履行第二方案，同时逐步推进第一方案。
5 结语目前该码头10kV供配电系统的无功补偿已改造完毕并投入利用，经实际验证，功率因数基本上保持在0.95旁边，完备知足电业部门及利用方的须要。同时也可为同类工程供应了一个借鉴，即在电容补偿干系打算的时候，不仅须要根据设备铭牌参数来进行打算，同时还用将设备将来的运行情形一并考虑。
本文编自《电气技能》，作者为刘为迅，论文标题为“某码头供电系统10kV段功率因数偏低缘故原由剖析及对策”
