工廠供電系統(tǒng)提高功率因數(shù)的研討與實踐

工廠供電系統(tǒng)提高功率因數(shù)的研討與實踐摘要:在電力系統(tǒng)中，用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動，而且關(guān)系到節(jié)約電能和整個供電區(qū)域的供電質(zhì)量。對大型廠礦業(yè)企業(yè)來說，功率因數(shù)的高低是關(guān)系到電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的一個重要問題，應(yīng)予以充分重視。本文概述了提高供電系統(tǒng)功率因數(shù)的重要意義，分析了造成電路功率因數(shù)偏低的主要原因，介紹了提高功率因數(shù)的基本方法。隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，并對近年來人工補償功率因數(shù)的先進實踐方法進行了簡述。關(guān)鍵詞：工廠供電；功率因數(shù)；無功補償；引言：功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標，提高功率因數(shù)，對廠礦企業(yè)減少能源的浪費，降低成本消耗，改善電網(wǎng)質(zhì)量具有特別重要的意義。文章對影響功率因數(shù)的主要原因、提高功率因數(shù)的重要意義、改善功率因數(shù)方法措施進行了分析。同時對現(xiàn)階段大型廠礦無功補償系統(tǒng)現(xiàn)狀進行了全面的論述。1.功率因數(shù)在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（①）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cos①表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cos①=P/S。簡要來說它是反映總功率中有功功率所占比例大小，體現(xiàn)對電能的利用率。1.影響功率因數(shù)偏低的主要原因產(chǎn)生無功功率主要來源于用電設(shè)施中電感性負載，如異步電動機、感應(yīng)中頻爐、交流電焊機等設(shè)備是無功功率的主要來源。這類設(shè)備除了從電源取得-部分電功率做有功外，還將消耗一部分電功率產(chǎn)生無功損耗，額外增加供電電源負擔(dān)。變壓器作為廠礦中重要的變配電設(shè)備，所以變壓器產(chǎn)生的無功功率同樣是影響功率因數(shù)的主要因素，尤其是大容量變壓器，變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%?15%，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。系統(tǒng)電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響。當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快。同時電壓過高對電氣設(shè)備使用壽命以及絕緣等有較大危害。用電設(shè)備自身特性，由于各種用電設(shè)備的自身特性不同，電壓與電流之間的相位關(guān)系大不相同，所以設(shè)備自身特性直接影響系統(tǒng)功率因數(shù)。生產(chǎn)運行工藝或負荷結(jié)構(gòu)不合理，造成感性負載長期輕載或空載運行。三、 提高功率因數(shù)的重要意義提高供電質(zhì)量。功率因數(shù)的提高可以減少電網(wǎng)中的電壓損失，使用戶受電電壓相應(yīng)提高，進而改善設(shè)備運行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。提高企業(yè)用電設(shè)備的使用效率。功率因數(shù)的提高直接反映出有功功率的提高或無功功率的減少，提高設(shè)備出力，充分發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備潛力。減少電能在線路傳輸過程中的損耗，降低線損。有功功率P=UIcos①，當(dāng)線路的電壓、有功功率一定時，提高功率因數(shù)的同時降低運行電流，而線損P=I2R，因此線損降低，提高電網(wǎng)輸電效率。減少電費開支。透過上述分析損耗減少、設(shè)備利用效率增加，進而降低生產(chǎn)電費成本，同時在實際生產(chǎn)過程中，功率因數(shù)過低可能導(dǎo)致供電部門罰款，反之功率因數(shù)指標較好，獲得力率電費獎勵。四、 改善功率因數(shù)方法措施提高功率因數(shù)的措施主要在于如何減少電力系統(tǒng)中所需的無功功率，特別是減少負載的無功功率，是電力系統(tǒng)輸送一定有功功率的同時降低無功功率。改善功率因數(shù)方法主要分為兩種，一是自然功率因數(shù)的提高；二是采用人工進行補償。1.提高自然功率因數(shù)（1） 合理選擇異步電機，減少電動機的空載損耗：感應(yīng)電動機的空載損耗主要是無功功率損耗，因為電動機在輕載或空載時，功率因數(shù)很低，所以，要正確選擇異步電動機的容量，容量不能過大，盡可能滿載運行。避免大馬拉小車的現(xiàn)象發(fā)生。（2） 避免電力變壓器輕載、空載運行變壓器空載運行會使用電增加，對整個系統(tǒng)來說會增加線損，增加運行成本。由于變壓器相當(dāng)于感性負荷，也會消耗一些系統(tǒng)無功。選擇電力變壓器容量也不宜太大，因為對高壓電網(wǎng)來說，變壓器是高壓電網(wǎng)的負載，也有提高功率因數(shù)的問題。若變壓器輕載運行，當(dāng)負荷率小于額定容量60%時，一次側(cè)的功率因數(shù)就顯著下降，可達11%?18%。因此，電力變壓器在負荷率為60%以上時，運行才比較經(jīng)濟。正常情況下80%比較合適。（3） 合理安排工藝流程、調(diào)整運行方式在生產(chǎn)過程中，盡可能減少電氣設(shè)備的不經(jīng)濟運行時間，合理安排好工藝流程，做好各生產(chǎn)工序銜接平衡，尤其是工程新建以及設(shè)備調(diào)試期間，減少不必要的電能損耗。必要時可通過調(diào)整系統(tǒng)運行方式，合理調(diào)整負荷分配，運行效率最大化。（4）提高感應(yīng)設(shè)備的檢修質(zhì)量感應(yīng)設(shè)備的檢修質(zhì)量對功率因數(shù)影響很大，所以檢修感應(yīng)設(shè)備時，應(yīng)保證原來的各項參數(shù)不變，使檢修后電動機的效率、功率因數(shù)不低于原來出廠時的標準。（5）條件允許情況下，采用同步機代替異步機人工補償提高功率因數(shù)目前，大多廠礦所采用并聯(lián)電容器補償無功功率，就是在感性負載兩端并聯(lián)適當(dāng)容量的電容器，由于電容器產(chǎn)生容性無功，利用它的無功功率來補償用電設(shè)備的感性無功功率。通常采用以下三種形式：1.集中補償：把電容器組集中安裝在變電所的母線上，這種補償方法，安裝簡便、運行可靠，利用率較高。2.分散補償：將電容器足分別安裝在車間配電室各分路出線上，可與工廠部分負荷變動同時投入或退出。3.個別補償：對單臺用電設(shè)備進行就近無功補償，把電容器直接接到單臺用電設(shè)備的同一個電氣回路，同時投運或退出。這種補償效果較好，可就地平衡無功電流，可避免無負荷時過補償，電壓質(zhì)量得到保證，用于容量較大設(shè)備，但這種方法在設(shè)備非連續(xù)運轉(zhuǎn)時，電容器利用率低，不能充分發(fā)揮效益。五、近年來無功補償?shù)南冗M實踐方法在許多廠礦中仍采用落后的固定式電容補償，即并聯(lián)電容器的容量一定，投入補償時，將電容器的全容量投入，不能依據(jù)系統(tǒng)負荷變換更好的對系統(tǒng)無功補償，缺少一定的靈活性，不能自動調(diào)節(jié)，會經(jīng)常出現(xiàn)過補和欠補現(xiàn)象，造成系統(tǒng)功率因數(shù)波動較大，嚴重時引起電力系統(tǒng)諧振產(chǎn)生，損壞設(shè)備，影響生產(chǎn)。更容易造成電容器運行中過電壓、過電流、減少使用壽命等問題。隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，近幾年研究開發(fā)了新的無功補償裝置。變電站無功自動調(diào)節(jié)裝置，它從調(diào)節(jié)手段突破，不采用電容器投切方法，一種是采用調(diào)節(jié)電容器端電壓改變輸出容量，電容器前端增設(shè)可調(diào)壓變壓器，利用補償無功Q=2nfCU2原理，改變電容器輸入電壓，從而改變系統(tǒng)無功補償量。另一種是靜止動態(tài)無功補償（SVC），電容器提供固定的容性無功Q，通過可控硅導(dǎo)通角，改變電抗器輸入電流，補償電抗器通過的電流決定了補償電抗器輸出感性無功QTCR的大小，感性無功和容性無功相抵消，只要能做到系統(tǒng)無功Qn=Qv（系統(tǒng)所需）-q+Qtcr二常數(shù)，則能實現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)二常數(shù)，從而改變系統(tǒng)無功補償量。從而改變解決了電容器運行中過電壓、涌流等問題。1.結(jié)束語綜本論文所述，提高功率因數(shù)必然對國家能源的利用、企業(yè)的經(jīng)濟效益起到促進作用，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、提高設(shè)備效率、降低線路損耗以及安全運行所不可缺少的條件，它不僅能夠減少電費開支，提高企業(yè)自身的經(jīng)濟效益，而且能夠為國家節(jié)約資源。提高功率因數(shù)是節(jié)約能源、利國利民的重要舉措。因此，應(yīng)該重視功率因數(shù)的控制，這對緩解我國