提高功率因數(shù)的意義與無功補償?shù)膶嵭?/h1>
2019-10-21 07:44:55代利勇
中國化工貿(mào)易·下旬刊 2019年9期
代利勇
摘 要：功率因數(shù)是反映電力系統(tǒng)負(fù)荷特性的一個特征量。功率因數(shù)是關(guān)系到電能質(zhì)量、電網(wǎng)安全以及經(jīng)濟(jì)運行的一個重要指標(biāo)，對于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。本文將結(jié)合我廠實際情況來說明提高功率因數(shù)的意義所在，討論影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的重要因素，并提出通過無功補償?shù)慕鉀Q措施，從理論上分析提高功率因數(shù)對于節(jié)約電能所起到的重要作用。
關(guān)鍵詞：功率因數(shù);提高;無功補償;節(jié)能
功率因數(shù)的產(chǎn)生，主要體現(xiàn)在有功功率P、無功功率Q和視在功率S，這幾個功率的關(guān)系：
（1）
而P與S之比即：
λ=cosφ=P/S （2）
λ被定義為電力網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，其意義是線路的視在功率S供給有功功率的消耗所占百分?jǐn)?shù)。在有功功率一定的情況下，無功功率越小、功率因數(shù)越大。無功功率是由電源通過電力網(wǎng)絡(luò)送往負(fù)載，無功功率大量使用不但會引起電力系統(tǒng)電壓波動，還會造成輸電線路中功率損耗增大。通過合理配置無功功率補償設(shè)備，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可充分發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、改善電壓質(zhì)量，提高用戶用電設(shè)備的工作效率，達(dá)到降低損耗、節(jié)約電能目的。
1 影響功率因數(shù)的主要因素
耗用無功功率的設(shè)備大量使用，變壓器無功功率消耗，變壓器變壓過程是由電磁感應(yīng)來完成，由無功功率建立和維持磁場進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。沒有無功功率，變壓器無法變壓和輸送電能。變壓器消耗無功功率主要部分是它的空載無功功率，為改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)長期空載運行。
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10%，受磁路飽和影響，無功功率增長很快，據(jù)資料統(tǒng)計，當(dāng)供電電壓為額定值110%時，一般工廠無功功率將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值，無功功率也相應(yīng)減少而使它們功率因數(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)采取措施使電力系統(tǒng)供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。
2 提高功率因數(shù)：并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補償
提高功率因數(shù)的途徑主要在于如何減少電力系統(tǒng)中各個部分所需無功功率，使電力系統(tǒng)在輸送一定有功功率時，可降低其中通過的無功電流。提高功率因數(shù)，最經(jīng)濟(jì)、最常用的方法就是與電感性負(fù)載并聯(lián)電容器。當(dāng)電感和電容并聯(lián)接在同一電路時，電感吸收功率時正好電容放出能量，電感放出能量時正好電容吸收功率，能量在它們之間相互交換，即感性負(fù)荷所需無功功率，可由電容器的無功輸出得到補償，這就是并聯(lián)電容器無功補償作用。并聯(lián)電容器C與供電設(shè)備（如變壓器）或負(fù)荷（如電動機）并聯(lián)，則供電設(shè)備或負(fù)荷所需要的無功功率，全部或部分由并聯(lián)電容器供給，即并聯(lián)電容器發(fā)出的容性無功，可以補償負(fù)荷所消耗的感性無功。
3 應(yīng)用實效
我廠動力車間有110kV變電站、35kV區(qū)域變電站和自備電站各一座。110kV變電站為電力調(diào)度中心，全面協(xié)調(diào)、監(jiān)控我廠高壓用電情況，35kV區(qū)域變電站和自備電站對高壓供電也有舉足輕重的作用，合理掌控這三個站發(fā)、配電情況，對全廠電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全供電起到關(guān)鍵作用。為提高電壓質(zhì)量、節(jié)約電能、完成電力部門規(guī)定的功率因數(shù)指標(biāo)（大于0.95），電力調(diào)度中心在保障全廠供電安全情況下，根據(jù)系統(tǒng)電壓和功率因數(shù)的變化情況、及時投、切110kV變電站和35kV變電站電容組，調(diào)節(jié)自備電站發(fā)電機的無功負(fù)荷，基本上把功率因數(shù)控制在0.95-0.98之間。
4 節(jié)能效益計算
通過無功補償?shù)姆绞絹硖岣呦到y(tǒng)的功率因數(shù)，提高了電壓質(zhì)量，減少線路功率損耗，節(jié)省大量電能。具體計算過程：無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量表示電力系統(tǒng)每減少1kvar無功功率，相當(dāng)于電力系統(tǒng)所減少的有功功率損耗kW數(shù)，其符號為Kq。Kq值與電力系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)及計算點與電源的相對位置等多種因素有關(guān)：
工廠變配電中，無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量：Kq=0.02～0.15（平均取Kq=0.1）;發(fā)電機電壓直配工廠：Kq=0.02～0.04;兩級變壓工廠：Kq=0.05～0.08;三級及以上變壓工廠：Kq=0.1～0.15。
我廠9月份節(jié)約有功功率為：
E=Qc總*Kq*h總=（2670+2670+1780+2670+1035+1085）*0.1*720=857520（kWh）。
Qc總-110kV站、35kV站、自備電站無功補償總量;E-計算期內(nèi)的有功功率;Kq-取0.1;h總-9月份機組運行時間。
我廠9月份無功補償情況，110kV站、35kV站、自備電站無功補償量見下表。如不考慮其他因素，單方面從無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量考慮，通過計算得知9月份通過無功補償節(jié)約電量857520（kWh），按照每度電0.65元計算、節(jié)約電費557388元，節(jié)能效益十分可觀。
綜上所述、進(jìn)行無功補償提高功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)損耗、改善了電壓質(zhì)量，而且為企業(yè)節(jié)約大量電費，隨著企業(yè)發(fā)展壯大要及時合理的布置無功補償裝置，為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益貢獻(xiàn)一份力量。
參考文獻(xiàn)：
[1]雍靜.供配電系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011（9）.
[1]邱關(guān)源.電路[M].北京：高等教育出版社，2006.
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代利勇
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關(guān)鍵詞：功率因數(shù);提高;無功補償;節(jié)能
功率因數(shù)的產(chǎn)生，主要體現(xiàn)在有功功率P、無功功率Q和視在功率S，這幾個功率的關(guān)系：
（1）
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λ=cosφ=P/S （2）
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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10%，受磁路飽和影響，無功功率增長很快，據(jù)資料統(tǒng)計，當(dāng)供電電壓為額定值110%時，一般工廠無功功率將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值，無功功率也相應(yīng)減少而使它們功率因數(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)采取措施使電力系統(tǒng)供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。
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4 節(jié)能效益計算
通過無功補償?shù)姆绞絹硖岣呦到y(tǒng)的功率因數(shù)，提高了電壓質(zhì)量，減少線路功率損耗，節(jié)省大量電能。具體計算過程：無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量表示電力系統(tǒng)每減少1kvar無功功率，相當(dāng)于電力系統(tǒng)所減少的有功功率損耗kW數(shù)，其符號為Kq。Kq值與電力系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)及計算點與電源的相對位置等多種因素有關(guān)：
工廠變配電中，無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量：Kq=0.02～0.15（平均取Kq=0.1）;發(fā)電機電壓直配工廠：Kq=0.02～0.04;兩級變壓工廠：Kq=0.05～0.08;三級及以上變壓工廠：Kq=0.1～0.15。
我廠9月份節(jié)約有功功率為：
E=Qc總*Kq*h總=（2670+2670+1780+2670+1035+1085）*0.1*720=857520（kWh）。
Qc總-110kV站、35kV站、自備電站無功補償總量;E-計算期內(nèi)的有功功率;Kq-取0.1;h總-9月份機組運行時間。
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綜上所述、進(jìn)行無功補償提高功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)損耗、改善了電壓質(zhì)量，而且為企業(yè)節(jié)約大量電費，隨著企業(yè)發(fā)展壯大要及時合理的布置無功補償裝置，為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益貢獻(xiàn)一份力量。
參考文獻(xiàn)：
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