工厂供电系统提高功率因数的研讨与实践

工厂供电系统提高功率因数的研讨与实践摘要:在电力系统中，用户功率因数的高低，直接关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约电能和整个供电区域的供电质量。对大型厂矿业企业来说，功率因数的高低是关系到电能质量和电网安全、经济运行的一个重要问题，应予以充分重视。本文概述了提高供电系统功率因数的重要意义，分析了造成电路功率因数偏低的主要原因，介绍了提高功率因数的基本方法。随着电力行业的快速发展，并对近年来人工补偿功率因数的先进实践方法进行了简述。关键词：工厂供电；功率因数；无功补偿；引言：功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，提高功率因数，对厂矿企业减少能源的浪费，降低成本消耗，改善电网质量具有特别重要的意义。文章对影响功率因数的主要原因、提高功率因数的重要意义、改善功率因数方法措施进行了分析。同时对现阶段大型厂矿无功补偿系统现状进行了全面的论述。1.功率因数在交流电路中，电压与电流之间的相位差（①）的余弦叫做功率因数，用符号cos①表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos①=P/S。简要来说它是反映总功率中有功功率所占比例大小，体现对电能的利用率。1.影响功率因数偏低的主要原因产生无功功率主要来源于用电设施中电感性负载，如异步电动机、感应中频炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要来源。这类设备除了从电源取得-部分电功率做有功外，还将消耗一部分电功率产生无功损耗，额外增加供电电源负担。变压器作为厂矿中重要的变配电设备，所以变压器产生的无功功率同样是影响功率因数的主要因素，尤其是大容量变压器，变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%〜15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3。系统电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快。同时电压过高对电气设备使用寿命以及绝缘等有较大危害。用电设备自身特性，由于各种用电设备的自身特性不同，电压与电流之间的相位关系大不相同，所以设备自身特性直接影响系统功率因数。生产运行工艺或负荷结构不合理，造成感性负载长期轻载或空载运行。三、 提高功率因数的重要意义提高供电质量。功率因数的提高可以减少电网中的电压损失，使用户受电电压相应提高，进而改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。提高企业用电设备的使用效率。功率因数的提高直接反映出有功功率的提高或无功功率的减少，提高设备出力，充分发挥企业的设备潜力。减少电能在线路传输过程中的损耗，降低线损。有功功率P=UIcos①，当线路的电压、有功功率一定时，提高功率因数的同时降低运行电流，而线损P=I2R，因此线损降低，提高电网输电效率。减少电费开支。透过上述分析损耗减少、设备利用效率增加，进而降低生产电费成本，同时在实际生产过程中，功率因数过低可能导致供电部门罚款，反之功率因数指标较好，获得力率电费奖励。四、 改善功率因数方法措施提高功率因数的措施主要在于如何减少电力系统中所需的无功功率，特别是减少负载的无功功率，是电力系统输送一定有功功率的同时降低无功功率。改善功率因数方法主要分为两种，一是自然功率因数的提高；二是采用人工进行补偿。1.提高自然功率因数（1） 合理选择异步电机，减少电动机的空载损耗：感应电动机的空载损耗主要是无功功率损耗，因为电动机在轻载或空载时，功率因数很低，所以，要正确选择异步电动机的容量，容量不能过大，尽可能满载运行。避免大马拉小车的现象发生。（2） 避免电力变压器轻载、空载运行变压器空载运行会使用电增加，对整个系统来说会增加线损，增加运行成本。由于变压器相当于感性负荷，也会消耗一些系统无功。选择电力变压器容量也不宜太大，因为对高压电网来说，变压器是高压电网的负载，也有提高功率因数的问题。若变压器轻载运行，当负荷率小于额定容量60%时，一次侧的功率因数就显著下降，可达11%〜18%。因此，电力变压器在负荷率为60%以上时，运行才比较经济。正常情况下80%比较合适。（3） 合理安排工艺流程、调整运行方式在生产过程中，尽可能减少电气设备的不经济运行时间，合理安排好工艺流程，做好各生产工序衔接平衡，尤其是工程新建以及设备调试期间，减少不必要的电能损耗。必要时可通过调整系统运行方式，合理调整负荷分配，运行效率最大化。（4）提高感应设备的检修质量感应设备的检修质量对功率因数影响很大，所以检修感应设备时，应保证原来的各项参数不变，使检修后电动机的效率、功率因数不低于原来出厂时的标准。（5）条件允许情况下，采用同步机代替异步机人工补偿提高功率因数目前，大多厂矿所采用并联电容器补偿无功功率，就是在感性负载两端并联适当容量的电容器，由于电容器产生容性无功，利用它的无功功率来补偿用电设备的感性无功功率。通常采用以下三种形式：1.集中补偿：把电容器组集中安装在变电所的母线上，这种补偿方法，安装简便、运行可靠，利用率较高。2.分散补偿：将电容器足分别安装在车间配电室各分路出线上，可与工厂部分负荷变动同时投入或退出。3.个别补偿：对单台用电设备进行就近无功补偿，把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路，同时投运或退出。这种补偿效果较好，可就地平衡无功电流，可避免无负荷时过补偿，电压质量得到保证，用于容量较大设备，但这种方法在设备非连续运转时，电容器利用率低，不能充分发挥效益。五、近年来无功补偿的先进实践方法在许多厂矿中仍采用落后的固定式电容补偿，即并联电容器的容量一定，投入补偿时，将电容器的全容量投入，不能依据系统负荷变换更好的对系统无功补偿，缺少一定的灵活性，不能自动调节，会经常出现过补和欠补现象，造成系统功率因数波动较大，严重时引起电力系统谐振产生，损坏设备，影响生产。更容易造成电容器运行中过电压、过电流、减少使用寿命等问题。随着电力行业的快速发展，近几年研究开发了新的无功补偿装置。变电站无功自动调节装置，它从调节手段突破，不采用电容器投切方法，一种是采用调节电容器端电压改变输出容量，电容器前端增设可调压变压器，利用补偿无功Q=2nfCU2原理，改变电容器输入电压，从而改变系统无功补偿量。另一种是静止动态无功补偿（SVC），电容器提供固定的容性无功Q，通过可控硅导通角，改变电抗器输入电流，补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器输出感性无功QTCR的大小，感性无功和容性无功相抵消，只要能做到系统无功Qn=Qv（系统所需）-q+Qtcr二常数，则能实现电网功率因数二常数，从而改变系统无功补偿量。从而改变解决了电容器运行中过电压、涌流等问题。1.结束语综本论文所述，提高功率因数必然对国家能源的利用、企业的经济效益起到促进作用，是保证电力系统电能质量、提高设备效率、降低线路损耗以及安全运行所不可缺少的条件，它不仅能够减少电费开支，提高企业自身的经济效益，而且能够为国家节约资源。提高功率因数是节约能源、利国利民的重要举措。因此，应该重视功率因数的控制，这对缓解我国