劉春輝

【摘 要】本文結(jié)合作者多年的工作實踐經(jīng)驗，分析了工廠供電功率因數(shù)的定義和主要影響因素，探討了無功補(bǔ)償?shù)姆椒?，最后對其帶來的效益進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】工廠供電；無功補(bǔ)償

當(dāng)前，企業(yè)供電系統(tǒng)中的變配電設(shè)備、用電設(shè)備多為感性負(fù)載，其功率因數(shù)較低，工作時產(chǎn)生較大無功功率，在線路中產(chǎn)生較大無功電流，對能源造成了巨大的浪費(fèi)，而且也影響了低壓電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行。所以，應(yīng)該對工廠供電系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，從而改善功率因數(shù)，達(dá)到無功就地平衡，節(jié)能降耗，提高電壓質(zhì)量、增加電網(wǎng)輸送能力和電氣設(shè)備利用率的目的。

1.功率因數(shù)的定義和主要影響因素

1.1功率因數(shù)的定義

功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通過它能夠體現(xiàn)出用電設(shè)備所使用的有功功率與視在功率的比值。在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：對于160千伏安以上的高壓供電的工廠，最大負(fù)荷時的功率因數(shù)應(yīng)該大于或者等于0.9：對于100千伏安及以上的其它工廠，功率應(yīng)該大于或者等于0.85。

1.2功率因數(shù)的主要影響因素

（1）電感性設(shè)備和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備大量的電感性設(shè)備，如異步電動機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計，在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動機(jī)的無功消耗占了60%～70%；而在異步電動機(jī)空載時所消耗的無功又占到電動機(jī)總無功消耗的60%～70%。所以要改善異步電動機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。電力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。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。

（2）供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大影響。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，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，當(dāng)供電電壓為額定值的110%時，一般無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

（3）電網(wǎng)頻率的波動也會對異步電動機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。

2.工廠供電中的無功補(bǔ)償

2.1提高功率因數(shù)的無功補(bǔ)償方法（1）采取適合的容量，杜絕“大馬拉小車”的問題的產(chǎn)生；（2）對于那些負(fù)荷非常低的電動機(jī)，可以選擇三角形的線圈接法；（3）防止用電設(shè)備空載的現(xiàn)象出現(xiàn)；（4）應(yīng)該保證變壓器得到合理地利用； （5）應(yīng)該優(yōu)化電路布局。

2.2并聯(lián)電容在感性負(fù)載上的補(bǔ)償方法

在工廠供電中，可以使用電路電筒等，通常情況下，經(jīng)常選擇并聯(lián)電容在感性負(fù)載上的補(bǔ)償方法。在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器能夠使感性負(fù)載的無功功率得到降低，對于降低甚至防止感性負(fù)載與原有電源間的能量交換是非常有利的。在包括純電阻電路的交流電路中，負(fù)載中的電流和電壓具有相同的相位。可以根據(jù)坐標(biāo)系，在純電感電路中，電壓垂直于電流，并且電壓是先于電流的，而在純電容電路中，電壓依然垂直于電流，但是電流卻是先于電壓的。電容平行于電感中的電流，并且具有相反的方向，因此能夠?qū)⑵涞窒ｋ娏ο到y(tǒng)的重要組成部分是感性負(fù)載，因此，電流相對于電壓來說是落后一個角度的，通過并聯(lián)電容在感性負(fù)載上這種方法，能夠使總電流減小，從而使功率因數(shù)得到提高。

并聯(lián)電容在感性負(fù)載上的補(bǔ)償方法主要包括以下三種：

（1）個別補(bǔ)償。這種方法將電容器組安裝在感性負(fù)載的四周，保證電容器組與負(fù)載共同工作或者不工作。這種方法具有很好的補(bǔ)償效果，但是對電容的利用率是非常低的，在低壓網(wǎng)絡(luò)中比較適用。

（2）分組補(bǔ)償。這種方法在線路前端也就是在車間配電盤的母線上安裝電容，具有很好的補(bǔ)償效果，同時對電容利用率也是非常高的。

（3）集中補(bǔ)償。這種方法將在一次或二次變電所輸出線路的母線上安裝電容，也就是在變電所的高低壓母線上安裝電容，根據(jù)無功負(fù)荷確定電容器組的大小。

3.工廠供電中的無功補(bǔ)償?shù)男б?/p>

在工廠供電系統(tǒng)中，連接著容量大小不等的多種感性設(shè)備，從而造成電網(wǎng)傳輸功率不僅包括有功功率，而且還包括無功功率。通常情況下，自然平均功率因數(shù)處于0.70～0.85之間的范圍。工廠消耗的無功功率一般能夠達(dá)到消耗有功功率的60%～90%，如果提高功率因數(shù)為大約0.95，那么，無功消耗僅僅能夠達(dá)到有功消耗的30%。因為在工廠供電中通過無功補(bǔ)償，無功功率的輸入得到降低，因此，工廠會獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1節(jié)省工廠的電費(fèi)開銷

提高功率因數(shù)對工廠具有非常明顯的直接經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)國家的電價制度，從有限電能的合理利用著手，規(guī)定了不同企業(yè)的功率因數(shù)應(yīng)該達(dá)到的不同數(shù)值，如果比規(guī)定的數(shù)值低，就必須多收電費(fèi)，如果比規(guī)定的數(shù)值高，那么就應(yīng)該相應(yīng)地少收電費(fèi)。由此看來，通過工廠供電中的無功補(bǔ)償來提高功率因數(shù)，為工廠節(jié)省了許多電費(fèi)開銷。

3.2使設(shè)備的利用率得到提高

（1）對于原有供電設(shè)備來說，在相同的有功功率的條件下，提高功率因數(shù)，就會減少負(fù)荷電流，從而向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過的一些供配電設(shè)備，例如，變壓器、開關(guān)和導(dǎo)線等，都增加了一定的功率儲備，從而使負(fù)荷增長的需要得到滿足。

（2）對于仍然處于設(shè)計階段的新建工廠來說，工廠供電中的無功補(bǔ)償有利于使設(shè)備容量得到降低，使投資費(fèi)用得到減少，改善后的功率因數(shù)能夠降低所選擇的變壓器的容量。所以，通過工廠供電中的無功補(bǔ)償來提高功率因數(shù)，不僅使初次投資的費(fèi)用得到了大幅度的降低，而且也使運(yùn)行后的基本電費(fèi)得到降低。

3.3降低系統(tǒng)的能耗，改善電壓質(zhì)量

工廠供電中的無功補(bǔ)償有利于降低系統(tǒng)的能耗，保證線路末端電壓的穩(wěn)定，對于大電動機(jī)的起動有重要的作用，能夠使電壓質(zhì)量得到改善。但是如果安裝電容器的目的僅僅是為了追求電壓質(zhì)量的改善是非常不經(jīng)濟(jì)的。工廠供電中的無功補(bǔ)償主要就是為了使功率因數(shù)得到改善，使線損得到減少，電壓質(zhì)量的改善僅僅起到輔助性的作用。

4.結(jié)語

工廠供電中的無功補(bǔ)償非常重要，搞好工廠供電中的無功補(bǔ)償，有利于配電變壓器的利用率的提高，在實際生產(chǎn)過程中，可使工廠降低運(yùn)行費(fèi)用，使供配電系統(tǒng)的無功功率得到最大限度的減少，從而降低整個供配電系統(tǒng)的能量損耗，減小輸電導(dǎo)線截面，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，使工廠的生產(chǎn)效率得到提高，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益?？梢灶A(yù)見，工廠供電中的無功補(bǔ)償這一具有重要的經(jīng)濟(jì)意義的方法具有很好的發(fā)展前景，希望通過本文的研究能夠拋磚引玉，引起國內(nèi)外更多專家學(xué)者對于該領(lǐng)域的關(guān)注。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔡利忠，劉永平，賀榮強(qiáng).低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償存在的問題及解決辦法[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2007，（03）.

[2]楊惠.無功補(bǔ)償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響[J].繼電器，2007，（03）.

[3]郭國方.無功補(bǔ)償裝置在城市配網(wǎng)中的運(yùn)用[J].科技咨詢導(dǎo)報，2007，（06）.

[4]董超強(qiáng).無功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].中國科技信息，2007，（13）.