功率因數(shù)低的影響及補償方式

1、.、八、一前言在現(xiàn)代用電企業(yè)中，有數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統(tǒng) 中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需提供大量的無功功率。系統(tǒng)中各種無功功率輸出應能滿足系統(tǒng)負荷和網(wǎng)絡損耗在額定電壓下對無 功功率的需求， 否則會產(chǎn)生一系列的影響， 對系統(tǒng)和用戶設備的安全運行及使用 壽命造成很大危害。功率因數(shù)是無功功率與視在功率的比值，當無功功率不足時，直接導致功率 因數(shù)偏低。1 功率因數(shù)偏低所帶來的不良影響如果企業(yè)自然平均功率因數(shù)在之間，企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有 功功率的60%90%當功率因數(shù)從提高到時，有功損耗將降低20%45%則無 功消耗只占有功消耗的 30%左右。功率因數(shù)的偏低不

2、僅是系統(tǒng)中的無功功率消耗過大，還會產(chǎn)生其他的危害：1網(wǎng)絡的損耗大補償前后線路傳送的視在功率不變， 較低的功率因數(shù)增加了變壓器及有 關電氣設備網(wǎng)絡內部的電能損耗，直接增加用電費用的支出。2網(wǎng)絡輸送容量低在變壓器容量一定的情況下，如果功率因數(shù)低，則系統(tǒng)傳送的有功功率 也低，從而無法使設備的效率得到充分的利用，直接為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益。3用戶側電壓偏移當功率因數(shù)偏低時， 設備的電壓變化大， 無功損耗也大， 設備老化加速， 容易造成設備使用壽命縮短，影響設備運行，使安全問題增加和設備的原有 設計壽命大打折扣。 由于設備維護及因設備故障而造成停產(chǎn)會給企業(yè)造成嚴 重的經(jīng)濟損。4加收力率電費（罰款） 我國供用

3、電規(guī)則規(guī)定，工業(yè)用戶和裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用 戶，功率因數(shù)應達到以上；凡是功率因數(shù)達不到上述規(guī)定的用戶，電業(yè)部門 對其加收一部分電費力率電費（罰款） 。具體按照功率因數(shù)調整電費 辦法執(zhí)行。2 提高功率因數(shù)意義在實際工作中，提高功率因數(shù)意味著：1）提高用電質量，減少電力線路的電壓損失，改善設備運行條件，可保證 設備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。2）可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費開支。例如：當 cos?=時的 損耗是 cos?=1 時的 4 倍。3）由于減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，降低系統(tǒng)的能耗，從而能提高企業(yè)用 電設備的利用率，進一步充分發(fā)揮企業(yè)的設備潛力，給用電企業(yè)帶來

4、效益。4）可減少線路的功率損失及輸送同容量有功的電流，提高電網(wǎng)輸電效率。5）因發(fā)電機的發(fā)電容量的限定，故提高cos?也就使發(fā)電機能多出有功功率， 即減少有功損失，又使線路及變電設備的容量降低。因此在實際用電過程中， 提高負載的功率因數(shù)是最有效地提高電力資源利用 率的方式。3 常見的補償方式 通過人工補償提高功率因數(shù)，一般多采用電力電容器補嘗無功，即：在感性 負載上并聯(lián)電容器。 在感性負載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器的無功功率來補 償感性負載的無功功率，從而減少甚至消除感性負載于電源之間原有的能量交 換。（并不是經(jīng)補償后的功率因數(shù)越高越好，因為補償裝置消耗有功發(fā)出無功， 隨著補償容量的增加，其有

5、功損耗也增加，初投資增大。 ）按分類方式不同，常 見的補償方式有以下幾種：1 集中補償、分散補償；就地補償就地補償：即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組， 與 用電設備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附 近。適合用于低壓網(wǎng)絡，優(yōu)點是補嘗效果好，缺點是電容器利用率低。分散補償： 即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它 可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除， 也就是在實際中將電容器分別安裝在 各車間配電盤的母線上。 優(yōu)點是簡單可靠。 因為只要在用電設備上并聯(lián)一臺合 適的專用電容器就可以， 不需要外加其它保護裝置； 能提高低壓電網(wǎng)的功率因

6、數(shù)，降低了線損，無功補償效果顯著；具有較好的經(jīng)濟效益；提高了低壓線 路的功率因數(shù)，減少線路末端電壓波動。 缺點是對減少變壓器銅損效果不太理想。 就目前來講，該種補償方法是綜合效果比較折中的一種補償方式。集中補償： 即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線上。在 實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上， 電容器組的容量按配電所的 總無功負荷來選擇。優(yōu)點 : 是電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電 線路的無功負荷， 并可以根據(jù)負荷情況自動調節(jié)總無功量， 對減少變壓器銅損效 果顯著，缺點 : 不能減少用戶內部配電網(wǎng)絡的無功負荷。對負荷配電線路沒有任 何效果。2 統(tǒng)一補償、分相補

7、償：統(tǒng)一補償：三相電容自動補償適用于三相負載平衡的供配電系統(tǒng)。 因三相回 路平衡，回路中無功電流相同， 所以在補償時， 調節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三 相中的任意一相， 三相同時投切可保證三相電壓的質量。 三相電容自動補償適用 于電動機及其它三相對稱負荷的情況分相補償：當 大量使用單相負荷，照明、空調等負載時，由于負荷變化的隨 機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡， 尤其是照明系統(tǒng)中三相不平衡更為嚴 重。如果調節(jié)補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相， 那么將會造成未 檢測的兩相要么過補償，要么欠補償。如果過補償，則過補償相的電壓升高，造成控制、保護元件等用電設備因過電壓而損壞； 如果欠補償

8、， 則補償相的回路電 流增大，線路及斷路器等設備由于電流的增加而導致發(fā)熱被燒壞。 這種情況下用 傳統(tǒng)的三相無功補償方式， 不但不節(jié)能， 反而浪費資源， 難以對系統(tǒng)的無功補償 進行有效補償， 補償過程中所產(chǎn)生的過、 欠補償?shù)缺锥烁菍φ麄€電網(wǎng)的正常運 行帶來了嚴重的危害。對于三相不平衡及單相配電系統(tǒng)采用分相電容自動補償是解決上述問題的 一種較好的辦法，其原理是通過調節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的每一相， 根據(jù)每相感性負載的大小和功率因數(shù)的高低進行相應的補償， 對其它相不產(chǎn)生相 互影響，故不會產(chǎn)生欠補償和過補償?shù)那闆r。 在以單相負荷為主的低壓供配電系 統(tǒng)中，無功功率的補償應采用分相補償?shù)姆椒ā?

9、 動態(tài)補償、靜態(tài)補償：由于系統(tǒng)運行情況是在不斷變化的， 所需要的無功功率也是在不斷變化， 所 以應采用動態(tài)補償較為合理。對于裝于就地的分散補償， 由于補償裝置隨用電設備同時投切， 當負載較恒 定時，出于簡單經(jīng)濟的考慮， 可以采用靜態(tài)補償?shù)霓k法進行。 一旦系統(tǒng)的用電負 荷有波動或負載出現(xiàn)輕微變化，裝置將無法滿足系統(tǒng)的要求。4 智能線性自動補償、階躍自動補償智能線性自動補償是近年來發(fā)展起來的電氣技術，他是根據(jù)電動機cos ©、無功功率Q和無功電流I q用可控硅技術自動的、線性的調節(jié)電器設備無功補償 量，使其始終工作在高效經(jīng)濟狀態(tài)。階躍自動補償電氣技術是根據(jù)電器設備無功補償量， 通過交流接

10、觸器投切電 容器組實現(xiàn)無功補償。4 我們的產(chǎn)品我公司產(chǎn)品是以晶閘管作為執(zhí)行元件， 用工業(yè)微電腦進行控制， 通過跟蹤檢 測負荷的無功電流和無功功率， 對多級電容器組進行分相投切的動態(tài)無功補償裝 置，它具有補償效果快速、準確、安全、潔凈及易于控制的特點。此外，對高端 用戶還可采用分相補償， 可以對不平衡的無功功率進行完全補償， 這是以往的補 償裝置難以勝任的。 另外，由于采用先進的控制技術， 完全克服了電容器投入時 的過渡過程， 即完全消除合閘涌流。 采用微機保護等手段極大的增加了產(chǎn)品的可 靠性，使本產(chǎn)品能夠安全的運行在各種惡劣的工況下。 同時針對變壓器的運行情 況，我們產(chǎn)品同時還具備電能參數(shù)測試紀錄功能，紀錄間隔在 1-10 分鐘，最大 可保存時間 192 天，紀錄內容包括三相電壓、三相電流，三相有功、三相無功、 三相功率因數(shù)、電容投切時間、組數(shù)、停電時間、三相用電量等，并通過無線方 式進行數(shù)據(jù)通信。采用電容器預充電技術，結合微電腦、專用測相芯片等技術手段，使本產(chǎn) 品完全消除了電容投切時的涌流現(xiàn)象。 同時獨有的軟件技術能夠保證產(chǎn)品在長期 的惡劣工作環(huán)境下穩(wěn)定可靠。用晶閘管等半導體材料作為開關元件， 其響應時間非常短 （微秒級），同時 微電腦的巡測也能做到真正動態(tài)響應， 使