趙福華

【摘 要】本文首先對水廠供電系統(tǒng)的功率因素管理進行了簡介，然后闡述了影響水廠供電系統(tǒng)功率因素的主要原因和功率因素管理的意義，最后對提升水廠供電系統(tǒng)功率因素管理的措施進行了剖析。

【關(guān)鍵詞】水廠；供電系統(tǒng)；功率因素；意義；措施

0.前言

在改革開放以后，我國水廠在城市發(fā)展建設(shè)中起到的作用越來越突出，我國各級政府也越來越重視水廠的建設(shè)與管理。水廠的主要的動力能源是電能，如果水廠的供電系統(tǒng)發(fā)生故障或是功率因素達不到要求，那么就會嚴(yán)重影響到水廠的供水工作，給城市經(jīng)濟建設(shè)和人們的生活帶來極大的不便。在水廠的經(jīng)營管理中，自來水的供應(yīng)會消耗掉巨大的電能，這就使得電費支出成為水廠的主要成本支出之一。不同的水廠，其用電設(shè)備形式以及效率都存在著差異，這就導(dǎo)致不同水廠在功率因素管理的認(rèn)識方面也存在著極大差異性。鑒于此，我國水廠必須要做好供電系統(tǒng)中功率因素的管理，以保證供水的可靠性。

1.水廠供電系統(tǒng)功率因素管理簡介

一般來說，電網(wǎng)輸出的功率主要包含兩部分：其一是有功功率，即將電能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、機械能、熱能以及聲能等，并利用這些能做功；其二是無功功率，即不消耗電能，而僅是將其轉(zhuǎn)化為另外一種形式的能而已，這種形式的能是電氣設(shè)備做功的基本條件。功率因素是指正弦交流電接有電容性負(fù)載或是電感時，其所負(fù)載的有功功率在視在功率中所占的百分比。有功功率的數(shù)學(xué)表達式：P=Ucosφ。功率因素大小代表著電能的利用程度，功率因素的高低決定著電流與電路端電壓之間的相差位，功率因素≤1。在水廠供電系統(tǒng)中，功率因素管理是指對用電設(shè)備的功率因素進行適時監(jiān)控。在確保負(fù)荷的功率因素能夠滿足相關(guān)電力部門的要求下，對補償裝置進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，進而提高用電設(shè)備的利用率，降低電路損耗，從而起到節(jié)約電能的作用。

2.影響水廠供電系統(tǒng)功率因素的主要原因

2.1水廠大量使用異步電動機和變壓器

異步電動機以及變壓器是我國水廠供電系統(tǒng)中產(chǎn)生無功功率損耗的主要感性設(shè)備。據(jù)相關(guān)資料顯示，在我國水廠中，無功功率損耗的70%來自于異步電動機，18%來自于變壓器，12%來自于線路損耗。

2.2供電電壓波動超出相應(yīng)的規(guī)定范圍

當(dāng)水廠的供電電壓超出了額定標(biāo)準(zhǔn)值的10%時，就會因為磁路飽和的原因，導(dǎo)致無功功率的增長速度進一步加快。據(jù)相關(guān)資料顯示，如果供電電壓達到了額定標(biāo)準(zhǔn)值的110%時，其無功功率會增加35%。反之，無功功率則會減少，而功率因素便會提高。不過，雖然降低電壓能夠提升功率因素，但是也會導(dǎo)致電氣設(shè)備的正常運行會受到一定影響?？傊?，水廠管理者必須要確保電壓處于相對較為穩(wěn)定的狀態(tài)，才能保證電氣設(shè)備的正常運行。

2.3變頻器的影響

變頻器在工作的過程中，會釋放出大量的高次諧波，這不僅會威脅到電氣設(shè)備的耐壓，同時還會出現(xiàn)大量的無功功率消耗，使其功率因素被大幅度降低，嚴(yán)重情況下，還會直接導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)運行故障。

3.水廠供電系統(tǒng)功率管理的主要意義

3.1滿足檢測要求

水廠電線線路的電能損失可以通過用電設(shè)備的功率因素測出，輔以適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，能夠?qū)⒌陀跇?biāo)準(zhǔn)的功率因素改造達標(biāo)，從而實現(xiàn)節(jié)約用電的目的。

3.2減少線損和電力損失

不同的水廠，其動力配線依據(jù)著不同的負(fù)荷情況以及線路情況，電力損耗的范圍大概在2%～3%之間。若是通過電容提高功率因素，可以將總電流降低，減少線路損耗。當(dāng)電線線路的電流傳送量減小，線路的電壓損失也會相應(yīng)減少，這有利于保證電壓的穩(wěn)定，對大電機啟動有著重要的保障作用。

3.3延長用電設(shè)備的壽命

當(dāng)功率因素改善之后，水廠供電線路的總電流會相應(yīng)減少，這能夠有效的降低已經(jīng)飽和或是接近飽和的開關(guān)以及變壓器等供電設(shè)備、線路的電容量負(fù)荷，對降低設(shè)備的溫度，延長設(shè)備壽命有著極其重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)設(shè)備設(shè)施的溫度每降低10℃時，其壽命便可延長1倍左右。

3.4減少供電設(shè)備的設(shè)計容量，降低投資

對于水廠原有的供電設(shè)施來說，若在同等有功功率下，使負(fù)荷電流減少，就能夠增加導(dǎo)線、變壓器以及開關(guān)等配電設(shè)備的儲備功率，能最大限度的發(fā)揮設(shè)備潛力。同時，還能在一定程度上降低新建項目的投資成本以及之后在水廠運行過程中的電費支出。

4.提升水廠供電系統(tǒng)功率因素管理的措施

對于水廠來說，要提高供電系統(tǒng)功率因素的方法主要有兩種：人工功率補償和提高自然功率因素。

4.1人工功率補償

人工功率補償能夠最大限度的減小水廠供電系統(tǒng)中流過的無功功率，能夠?qū)⒄麄€供電系統(tǒng)中的線路損耗降低。就目前的功率補償措施而言，這是最好的補償方式。

人工功率補償容量的計算方式：

若是采用電容器進行補償，首先必須要充分分析水廠目前的功率因素。通過計算，得出電容器的數(shù)量。比如要將cosφ1提升到cosφ2，則電容器所需的容量Qc的計算公式如下：

Q=P

-

在該式中，Q為需要補償?shù)臒o功功率，其單位為kVar；P為最大負(fù)荷月份的有功功率的平均值，單位為kW；式中的cosφ是補償前功率因素的平均值，cosφ為補償后功率因素的平均值。

人工功率補償?shù)娜N方式：

低壓分散補償。低壓分散補償是指將電容器裝在車間各個配電所低壓母線上，進行集中補償。

集中補償。將電容器集中裝設(shè)在水廠變電所高低壓側(cè)的電容器室內(nèi)，由專門的人員進行管理和運行，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在利用率和維護方面，缺點是無法有效的減少內(nèi)部供電網(wǎng)絡(luò)的無功功率。

就地補償。就地補償在高低壓網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用極為廣泛。在就地補償中，電容器一般都是直接裝設(shè)在用電設(shè)備的周圍，與用電設(shè)備共用同一開關(guān)。其優(yōu)點是投資少，方便靈活，補償?shù)男Ч麡O好。

4.2提高自然功率因素

異步電動機容量和型號的選擇。通常情況下，異步電動機的功率因素在70%時，可達到滿載運行，此時的效率較高。比如在滿載時，其0.85≤cosφ≤0.89；而其在空載時，則0.2≤cosφ≤0.3。由此可見，要改善功率因素，就必須要使異步電動機的額定容量與其所拖動的負(fù)荷相匹配。

改變輕負(fù)荷電動機的接線，或使用輕負(fù)荷感應(yīng)電動機。若電動機的負(fù)荷無法超過額定容量的40%，此時應(yīng)更換額定容量較小的電動機。若不愿意更換電動機，則可以改變其定子繞組的接線，比如將三角形接線改變成星形接線。

電力變壓器切忌輕載運行。變壓器的容量必須要正確選擇，才能提高其負(fù)荷率。只有當(dāng)變壓器的負(fù)荷率達到75%～80時，才比較經(jīng)濟。另外，電力變壓器切忌輕載運行。若是變壓器的負(fù)荷小于了30%，則最好更換小容量的變壓器。

5.結(jié)束語

總而言之，加強功率因素管理對于水廠來說，其主要目的是為了降低無功損耗，提高水廠對電能的利用效率，節(jié)約電費。但是就目前的情況而言，還有很多不盡如意的地方，需要我們對其進行進一步完善。 [科]

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