淺談功率因數(shù)對工廠供電系統(tǒng)的影響及補(bǔ)償

1、淺談功率因數(shù)對工廠供電系統(tǒng)的影響及補(bǔ)償【摘 要】：本文對影響工廠供電系統(tǒng)的因素進(jìn)行了分析，并提出補(bǔ)償措施，對工廠節(jié)能降耗、挖潛增效具有一定的指導(dǎo)意義?！娟P(guān)鍵詞】：無功補(bǔ)償 功率因數(shù) 補(bǔ)償1 概述眾所周知，無功補(bǔ)償對供電系統(tǒng)有不良影響。因此，用戶都想方設(shè)法補(bǔ)償無功功率，以提高功率因數(shù)、提高供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。由于電能費(fèi)用在我廠生產(chǎn)成本中占有較大比重，所以提高功率因數(shù)、降低成本、減少消耗顯得尤為重要。功率因數(shù)的提高主要依靠投運(yùn)電容器進(jìn)行。2 功率因數(shù)對工廠供電系統(tǒng)的影響在工廠，絕大數(shù)用電設(shè)備具有電感性，從供電系統(tǒng)吸收無功功率。當(dāng)有功功率保持恒定時(shí)，無功功率需求量的增大將引起：（1）供電系統(tǒng)總電流的增

2、加，導(dǎo)致電力元件容量增大，投資費(fèi)用加大。（2）總電流的增大，使設(shè)備及線路的銅損耗大大增加。（3）供電線路及變壓器的損失增大，使調(diào)壓困難。（4）對發(fā)電設(shè)備而言，無功電流的增大，使轉(zhuǎn)子去磁效應(yīng)增加、電壓降低，激磁電流過度增大，使發(fā)電機(jī)繞組溫升提高，對電機(jī)極為不利。3 功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算提高功率因數(shù)會(huì)給用戶帶來多方面的經(jīng)濟(jì)利益，無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量是一種較為簡單的計(jì)算方法。所謂無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量就是每補(bǔ)償1kvar的無功功率在系統(tǒng)中引起的有功功率的減少量。未補(bǔ)償前系統(tǒng)的有功功率損失為：Ps1=3I2R*10-3 =（S/U）2R*10-3 =（P/U）2R*10-3 =P+Q-（1）式中，S、P、Q分別為網(wǎng)路

3、通過的視在功率（kvar）、有功功率（KW）及無功功率（kvar）。I網(wǎng)路通過的總電流（A）U線電壓（KV）R導(dǎo)線電阻（）P輸送有功功率引起的有功功率損失（KW）Q輸送無功功率引起的無功功率損失（kvar）如果用戶的有功功率不變，無功功率補(bǔ)償數(shù)為Qb，則補(bǔ)償后的有功功率損失為：Ps2=P+Q +Pb =P+(Q-Qb)R*10-3/U2+Pb-(2)式中：Pb補(bǔ)償裝置消耗的有功功率（KW）于是因補(bǔ)償無功功率而減少的有功損耗為：Ps=Ps1-Ps2 =Q(2Q-Qb)R*10-3/U2-Pb用標(biāo)幺值表示為：P標(biāo)=P/ Qb =Q(2-Qb/Q)/U2R*10-3-Pb/ Qb =Q(2- Qb/

4、Q)Q-Pb/ Qb =K-(3)式中：K即為無功功率的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。當(dāng)輸送的無功功率Q，補(bǔ)償尚未無功功率Qb，電源至用戶的距離及Pb已知時(shí)，Kq可以計(jì)算出來。4 功率因數(shù)的補(bǔ)償4.1 補(bǔ)償容量的確定經(jīng)過多次變壓的電源進(jìn)線，電力部門規(guī)定的功率因數(shù)一般在0.93以上，我廠要求功率因數(shù)在0.95以上，僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法難以滿足，我們是采用人工補(bǔ)償?shù)霓k法實(shí)現(xiàn)。提高功率因數(shù)所需的補(bǔ)償容量可按下式計(jì)算：Pqb=Wmmax(tg1-tg2)/Tm-(4)式中：Wmmax最大負(fù)荷月的有功電能耗（kwh） Tm最大負(fù)荷月的工作小時(shí)數(shù) tg1對應(yīng)上述月份的自然加權(quán)平均功率因數(shù)的正切 tg2供電局規(guī)定的功率

5、因數(shù)提高值的正切4.2 補(bǔ)償裝置的選擇補(bǔ)償裝置的選擇應(yīng)遵循能量損耗最少的原則，并考慮過電壓，過頻率及諧波的影響。提高功率因數(shù)的補(bǔ)償裝置有同步補(bǔ)償器和靜電電容器。由于靜電電容器的無功補(bǔ)償很少，且易組成所需的補(bǔ)償容量、發(fā)出單位無功補(bǔ)償消耗的有功功率很少，因而工廠普遍采用并聯(lián)靜電電容器。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償有個(gè)別補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償三種方式。4.2.1 個(gè)別補(bǔ)償個(gè)別補(bǔ)償一般裝設(shè)在用電設(shè)備附近，與設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行或斷開。為最大限度的減少系統(tǒng)中流過的無功功率，是整個(gè)供電線路的功率及能量損耗、送電線路截面、有色金屬耗量、設(shè)備容量等都相應(yīng)減少或降低，個(gè)別補(bǔ)償最好選在末端負(fù)荷處補(bǔ)償，這種補(bǔ)償適用于長期穩(wěn)定運(yùn)行

6、、無功功率需求量大或離電源遠(yuǎn)、不便于分散補(bǔ)償?shù)膱龊?。如圖一所示。個(gè)別補(bǔ)償有以下缺點(diǎn)：（1）電容器利用率低，需要和電動(dòng)機(jī)同時(shí)投入或斷開。（2）可能產(chǎn)生自激過電壓。（3）易受機(jī)械振動(dòng)或環(huán)境的影響。（4）投資費(fèi)用高。4.2.2 分散補(bǔ)償分散補(bǔ)償?shù)碾娙萜?，一般接在車間配電母線上，其優(yōu)點(diǎn)是利用率較高、投資費(fèi)用較低、電容器總?cè)萘恳采?，但只能補(bǔ)償供電線路和變壓器中的無功功率，而配電線路中的無功電流未能得到補(bǔ)償。對于分散補(bǔ)償，由于有的處于過補(bǔ)償、有的處于欠補(bǔ)償，因而要求分粗細(xì)，切換次數(shù)頻繁，這樣開關(guān)設(shè)備增多、電器通斷磨損增加、且產(chǎn)生較大的沖擊電流、引起電弧。如圖二所示。4.2.3 集中補(bǔ)償集中補(bǔ)償是將電容器設(shè)

7、置在總降壓變電所內(nèi)。集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘績H按照變配電所的總負(fù)荷選擇，容量比個(gè)別、分散補(bǔ)償?shù)纳?，配電所的無功負(fù)荷比較平穩(wěn)，便于管理和維護(hù)保養(yǎng)，投資費(fèi)用少，但變配電所的各饋電線路未得到補(bǔ)償，僅減輕了供電電網(wǎng)的無功功率。如圖三所示。 圖一：個(gè)別補(bǔ)償 圖二：分散補(bǔ)償 圖三：集中補(bǔ)償5 經(jīng)濟(jì)效益分析我廠現(xiàn)有2臺(tái)主變壓器，其容量為15000kvar，3.5KV、Y/-11，一備一開，采用6360kvar電容器集中補(bǔ)償，補(bǔ)償后功率因數(shù)由0.81提高到0.97（我廠自然功率因數(shù)為0.81），無功功率減少、有功功率增加。增加率為：=（Ps2-Ps1）/S=S（cos2-cos1）/S = cos2-cos1即可增加16%的出力。6 結(jié)束語 靜電電容器作