引論：我們?yōu)槟砹?3篇功率因數(shù)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

1 功率因數(shù)

有功功率是視在功率的一部分，有功功率在視在功率中所占的比重稱為功率因數(shù)。有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)之間的關(guān)系可用下列公式表示：

cos∮=P/S

式中：S---視在功率；kV.A，P---有功功率；kW，Q---無功功率，kvar；cos∮---功率因數(shù)；∮---視在功率與有功功率的夾角。

2 影響企業(yè)功率的因素

（1）異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)消耗的無功功率約占電動(dòng)機(jī)總無功消耗的60%～70%。電感性用電設(shè)備配套不合適和使用不合理會(huì)造成用電設(shè)備長期輕載或空載，致使無功功率的損耗增大。（2）變壓器的負(fù)載率和年利用小時(shí)數(shù)過低，會(huì)造成過多消耗無功功率。（3）線路中的無功功率損耗。高壓輸電線路的感抗值比電阻值大好幾倍，因此無功功率損耗是有功功率損耗的數(shù)倍。（4）大量采用電感性用電設(shè)備，如異步電動(dòng)機(jī)、變流電焊機(jī)等。

3 提高功率因數(shù)的效益

3.1 降低損耗

提高功率因數(shù)，可降低線路與變壓器的可變有功功率損耗。當(dāng)負(fù)荷電流通過線路和變壓器時(shí)，造成的可變有功功率損耗可按下列公式計(jì)算：P=3I2R×10-3=（P2/U2cos2∮）R×10-3（KW）

式中：I----線路與變壓器通過的電流（安培）；R---線路與變壓器每相等值電阻（歐姆）；P---線路與變壓器輸送的有功功率（千瓦）；U---電網(wǎng)線電壓（千伏）；cos∮---負(fù)荷功率因數(shù)。由上式可知，電網(wǎng)電壓和輸送功率不變時(shí)，提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以減少負(fù)荷的無功功率損耗，使負(fù)荷電流減小，能達(dá)到了節(jié)能降損的目的，從而取得降低電網(wǎng)可變有功功率損耗的顯著效益。

3.2 提高功率因數(shù)可減少電網(wǎng)設(shè)備容量，提高電網(wǎng)及設(shè)備的有效出力

視在功率為：=P/cos∮

由上式可知，在輸送同樣的有功功率情況下，采用無功補(bǔ)償措施提高負(fù)荷的功率因數(shù)后，設(shè)備的裝見容量（視在功率S）可以減少。當(dāng)設(shè)備裝見容量已給定，提高負(fù)荷功率因數(shù)后，可以提高電網(wǎng)的輸送能力或設(shè)備的有效出力。

3.3 改善用戶電壓質(zhì)量，提高用電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

電力用戶的電壓降低是由于線路和變壓器損失造成的。電壓損失由下式表示：U=（PR+QX）/UN

式中：U---電壓損失；P---電網(wǎng)輸送的有功功率；Q---電網(wǎng)輸送的無功功率；R---線路與變壓器的等值電阻；X---線路與變壓器的等值電電抗；UN---線路的額定線電壓。由上式可見，提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以減少線路和變壓器的無功功率的輸送，從而減少電網(wǎng)的電壓損失，有效地改善和提高末端用戶處電壓水平，使用電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平也得到提高。

3.4 節(jié)省用戶的電費(fèi)開支

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，設(shè)備容量在100KVA及以上用戶需安裝無功計(jì)量裝置，計(jì)收力率調(diào)整電費(fèi)。供電企業(yè)每月計(jì)收100KVA及以上用戶電費(fèi)時(shí)，根據(jù)計(jì)算的功率因數(shù)，高于或低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在按照規(guī)定的電價(jià)計(jì)算出其當(dāng)月電費(fèi)后，再按照“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表”所規(guī)定的百分?jǐn)?shù)增減電費(fèi)。

4 功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及其適用范圍：

（1）功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.90，適用于160千伏安以上的高壓供電工業(yè)用戶。裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站。（2）功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.85，適用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工業(yè)用戶，100千伏安（千瓦）及以上的非工業(yè)用戶和100千伏安（千瓦）及以上的電力排灌站。（3）功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.80，適用于100千伏安（千瓦）及以上的農(nóng)業(yè)用戶和躉售用戶，但大工業(yè)用戶未劃由電業(yè)局直接管理的躉售用戶，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.85。

5 無功補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

（1）集中補(bǔ)償：將電容器集中安裝中變電所的10（6）KV母線側(cè)。其優(yōu)點(diǎn)是：可以減少主變壓器和輸電線路的負(fù)荷，彌補(bǔ)10KV及以下線路分散安裝電力電容器容量的不足。可以通過電容器組的投切進(jìn)行電壓調(diào)整，同時(shí)便于維護(hù)。其缺點(diǎn)是：不能減少配電網(wǎng)的負(fù)荷，降低線損的效果不如分散補(bǔ)償。補(bǔ)償容量的確定：一般可按主變壓器容量的25～30%考慮。當(dāng)主變壓器負(fù)載較輕時(shí)，可按所帶負(fù)載的20～30%配置。（2）分散補(bǔ)償。分散補(bǔ)償電容器組要合理分布安裝，安裝點(diǎn)的電壓水平應(yīng)不超過電容器額定電壓值的1.05倍，一般應(yīng)位于分支線長率的1/3～2/3之間。（3）就地補(bǔ)償。將電容器直接并聯(lián)在用電設(shè)備旁。其優(yōu)點(diǎn)是可以減少低壓配電線路的導(dǎo)線截面和配電變壓器的容量，具有最佳調(diào)壓和降損效果。缺點(diǎn)是對(duì)一些年運(yùn)行小時(shí)少的設(shè)備，補(bǔ)償電容器利用率不高。

6 無功補(bǔ)償容量的確定

用計(jì)算法求電容器容量：Q=Pav（tg∮1-tg∮2）

篇2

影響我廠功率因數(shù)的主要原因及對(duì)策：

一、異步電動(dòng)機(jī)對(duì)功率因數(shù)的影響

我廠絕大部分動(dòng)力負(fù)荷都是異步電動(dòng)機(jī)， 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙是決定異步電動(dòng)機(jī)需要較多無功的主要因素，而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無功功率是由其空載時(shí)的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。因此，在選擇異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，既要注意它們的機(jī)械性能，又要考慮它們的電器指標(biāo)，合理選擇異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、規(guī)格和容量，使其處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，若電動(dòng)機(jī)長期處于低負(fù)載下運(yùn)行，既增大功率損耗，又使功率因數(shù)和效率都顯著惡化。故從節(jié)約電能和提高功率因數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，必須正確的合理的選擇電動(dòng)機(jī)的容量。其次，要提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組匝數(shù)變動(dòng)和電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙變動(dòng)時(shí)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)無功功率的大小有很大的影響。

二、電力變壓器對(duì)功率因數(shù)的影響

電力變壓器的無功功率消耗，是由于變壓器的變壓過程是由電磁感應(yīng)來完成的，是由無功功率建立和維持磁場進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的。沒有無功功率，變壓器就無法變壓和輸送電能。變壓器消耗無功的主要成分是它的空載無功功率，提高變壓器的功率因數(shù)就必須降低變壓器的無功損耗，避免變壓器空載運(yùn)行或長期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。

三、整流裝置對(duì)功率因數(shù)的影響

單就整流系統(tǒng)而言，其功率因數(shù)可達(dá)到0.95，但是由于整流系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)電流不是正弦波，整流變壓器除向電網(wǎng)吸取基波電流外，還向電網(wǎng)送出諧波電流，嚴(yán)重影響并聯(lián)電容的運(yùn)行。盡可能減少諧波分量的產(chǎn)生是消除整流裝置對(duì)功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備影響的根本辦法。整流機(jī)組的網(wǎng)側(cè)諧波分量與等效相數(shù)有密切關(guān)系，提高等效相數(shù)是抑制諧波產(chǎn)生的有效措施。我公司整流系統(tǒng)共有四臺(tái)整流變壓器，為提高等效相數(shù)，我們分別將整流變壓器接成/和Y/，從而組成12相整流系統(tǒng)，這時(shí)單套6脈波整流的工作原理不變，只是一臺(tái)整流變壓器通過Y/移相使5，7，17，19……次諧波相互抵消，注入系統(tǒng)的只有12K±1次特征諧波，在不增加設(shè)備的前提下，達(dá)到了最大限度抑制諧波分量，減少了諧波分量對(duì)電容運(yùn)行的影響的目的。

我廠對(duì)提高功率因數(shù)采取的措施

提高自然功率因數(shù)

提高自然功率因數(shù)主要是靠提高變壓器、電動(dòng)機(jī)負(fù)載率、調(diào)整負(fù)荷結(jié)構(gòu)，使功率因數(shù)達(dá)到最佳。

二、并聯(lián)移相電容提高功率因數(shù)

由于我公司實(shí)際生產(chǎn)工藝中沒有使用同步電機(jī)，所以我們采用并聯(lián)移相電容器的方式進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。

（一）、補(bǔ)償方式的選擇：

根據(jù)移相電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償和低壓分散補(bǔ)償三種方式。

高壓集中補(bǔ)償是將高壓移相電容器集中裝設(shè)在變配電所的10KV母線上，這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償10KV母線前（電源方向）所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內(nèi)線路沒有得到無功補(bǔ)償，所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。同時(shí)因我廠存在整流裝置，雖然我們對(duì)其進(jìn)行了調(diào)整，但仍然不能完全避免諧波分量的產(chǎn)生。如采用高壓集中補(bǔ)償，會(huì)對(duì)高壓電容器的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

低壓分散補(bǔ)償，又稱個(gè)別補(bǔ)償，是將移相電容器分散地裝設(shè)在各個(gè)車間或用電設(shè)備的附近。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位前的所有高低壓線路和變電所主變壓器的無功功率，因此它的補(bǔ)償范圍最大，效果也較好。但是這種補(bǔ)償方式總的設(shè)備投資較大，且電容器在用電設(shè)備停止工作時(shí)，它也一并被切除，所以利用率不高。

低壓成組補(bǔ)償是將移相電容器裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上，這種補(bǔ)償方式能補(bǔ)償車間變電所低壓母線前的車間變電所主變壓器和廠內(nèi)高壓配電線及前面電力系統(tǒng)的無功功率，其補(bǔ)償范圍較大。由于這種補(bǔ)償能使變壓器的視在功率減小從而使變壓器容量選得小一些，比較經(jīng)濟(jì)，而且它安裝在變電所低壓配電室內(nèi)，運(yùn)行維護(hù)方便。同時(shí)由于我廠存在諧波源，車間變壓器的存在，也起到了隔離和衰減諧波的作用。有利于低壓移相電容器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

綜合以上三種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)我廠的實(shí)際情況，我們選擇了低壓成組補(bǔ)償方式。

（二）、補(bǔ)償容量的確定

對(duì)于車間變（配）電所，安裝的容性無功量應(yīng)等于裝置所在母線上的負(fù)載按提高功率因數(shù)所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量與變壓器所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量之和。

負(fù)載所需補(bǔ)償?shù)难b置容量Kvar（千乏）按下式考慮

QC1=P（tgφ1-tgφ2）

Qc1——負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量(Kvar)

P——母線上的平均有功負(fù)荷功率

φ1——補(bǔ)償前的功率因數(shù)角

φ2——補(bǔ)償后的功率因數(shù)角

2)變壓器所需補(bǔ)償?shù)难b置容量Kvar（千乏）按下式考慮：

QC2= (UK%/100+IO%/100 ) Se

Qc2——變壓器所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量(Kvar)

Uk％——變壓器阻抗電壓的百分?jǐn)?shù)

I0％——變壓器空載電流的百分?jǐn)?shù)

Se——變壓器額定容量（KVA）

（三）、低壓成組補(bǔ)償設(shè)備的選擇：

選擇補(bǔ)償設(shè)備，應(yīng)在充分考慮安全性的同時(shí)，根據(jù)各廠實(shí)際情況，從實(shí)用性、可靠性入手，將費(fèi)效比最大化。

1、投切方式的選擇：

電容投切有兩種方式：人工投切和自動(dòng)投切。人工投切對(duì)運(yùn)行人員是件繁重的工作，且難以實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確地操作，影響供電電壓質(zhì)量。我們采用自動(dòng)投切方式。可實(shí)現(xiàn)電容器的自動(dòng)投切，我們采用了JKG系列無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，這種控制器能隨意設(shè)定投入門限、投入延時(shí)、切除延時(shí)、過壓門限、過壓延時(shí)、欠流切除等參數(shù)，能自動(dòng)跟蹤功率因數(shù)變化合理選擇電容組數(shù)，還能在功率因數(shù)超前時(shí)快速切除已投電容。在我廠的應(yīng)用中，這種控制方式能滿足我廠的實(shí)際要求。

2、移相電容器的選擇

我廠選用的電容器為BSMJ0.415-18-3型自愈式移相電容器。該電容器的額定工作電壓415V，容量18Kvar，三相三角形接法，具有自放電功能，最高過電壓110％額定電壓，最高過電流130％額定電流。

電容容量的確定要考慮到開關(guān)、接觸器的容量，補(bǔ)償梯度大小對(duì)電氣設(shè)備的影響及維修成本，還有各廠實(shí)際使用習(xí)慣。我廠廣泛采用18 Kvar三相移相電容器，我們認(rèn)為其補(bǔ)償梯度合理，設(shè)備費(fèi)效比高。

額定電壓的確定要考慮到變壓器低壓母線電壓的波動(dòng)和補(bǔ)償后母線電壓升高的因素，并聯(lián)補(bǔ)償移相電容器的額定電壓應(yīng)大于并聯(lián)補(bǔ)償移相電容器的實(shí)際工作電壓。

3、斷路器的選擇

QF1—QFn為單臺(tái)電容器提供主保護(hù)，我廠選用GV3—M40施耐德空氣開關(guān)。該開關(guān)具有過流和速斷保護(hù)功能，我們一般將空開過流整定值整定在30A左右，可有效保護(hù)電容過電流。該開關(guān)分?jǐn)嗄芰?qiáng)，分?jǐn)嚯娏骺蛇_(dá)35KA，可靠性也比較高，單臺(tái)電容器故障時(shí)能可靠切除，不影響其它電容器的運(yùn)行。QF我們選用施耐德NS型塑殼斷路器，該斷路器具有電子式過流和速斷保護(hù)功能，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，分?jǐn)嗄芰O強(qiáng)，并具有穩(wěn)定可靠的限流能力，可作為整套電容器組的后備保護(hù)。采用上述兩種開關(guān)后，我們完全可以將電容故障限制在電容柜內(nèi)，而不對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

補(bǔ)償效果：

通過對(duì)全廠供配電系統(tǒng)安裝并聯(lián)移相電容器組，向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無功，補(bǔ)償多余的感性無功，使我廠實(shí)際功率因數(shù)提高到0.95以上，補(bǔ)償效果明顯。

減少供電損耗，節(jié)約電費(fèi)

以線損為例，我廠年用電量約為2億千瓦時(shí)，補(bǔ)償前線損率約為5％，補(bǔ)償后功率因數(shù)從0.87提高到0.95，則每年可減低線損約為200萬千瓦時(shí)，按每度電0.4元計(jì)算，可節(jié)約電費(fèi)開支80萬元，加上電力系統(tǒng)功率因數(shù)獎(jiǎng)60萬元，每年共計(jì)節(jié)約電費(fèi)開支140萬元。

提高設(shè)備利用率

功率因數(shù)從0.85提高到0.95，設(shè)備利用率提高11.8% 。減少設(shè)備投資，充分發(fā)揮設(shè)備潛能。

改善供電質(zhì)量

篇3

1、變壓器功率因數(shù)：指變壓器二次側(cè)有功功率一次側(cè)的視在功率，不是電壓效率而是變壓器的傳輸效率，即變壓器的有功損耗，無功損耗視在功率之間的關(guān)系。

2、在配電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的功率因素，在理想的情況下，主要決定于負(fù)載特性。在沒有任何補(bǔ)償?shù)那闆r下，如果負(fù)載是純電阻，那么系統(tǒng)的功率因素就是如果是純電感，那么功率因素就為0。與變壓器本身的特性無關(guān)。

3、在實(shí)際情況中，負(fù)載往往具有電阻，電感，電容的混合特性。所以存在大于0，小于1的功率因素值。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇4

要提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)就需要在電網(wǎng)的負(fù)荷處安裝電容補(bǔ)償裝置，讓負(fù)荷所需無功功率基本上就地平衡，這不但可以使線損大大降低，而且可以改善電壓質(zhì)量與提高線路和變壓器的輸送能力。例如美、英、日等國規(guī)定配電線路上基本不送無功功率，而供電線路的功率因數(shù)在高峰負(fù)荷時(shí)約為0.95，在低容負(fù)荷時(shí)約為1.0。我們國家規(guī)定：普非工業(yè)用戶的功率因數(shù)要求從0.85提高到0.9；大工業(yè)用戶的功率因數(shù)要求從0.9提高到0.95，農(nóng)電的功率因數(shù)要求達(dá)到0.8及以上。隨著我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，按節(jié)能要求還應(yīng)有待提高及完善。

一、低功率因數(shù)值運(yùn)行

我們知道系統(tǒng)在低功率因數(shù)值下運(yùn)行時(shí)不利 ，其不利之處表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1、對(duì)于一個(gè)給定的負(fù)荷，當(dāng)供電電壓一定時(shí)，則功率因數(shù)越低，電流也就越大，因?yàn)椋?/p>

這里：P是一定的有功負(fù)荷，V是線電壓，可見供電電流與功率因數(shù)成反比。

我們知道，發(fā)電機(jī)與變壓器額定容量都是正比于其輸出電流，從而，也就反比于功率因數(shù)。所以供出同樣功率因數(shù)的條件下功率因數(shù)越低，則要求發(fā)電機(jī)與變壓器的容量就越大，因此發(fā)電機(jī)與變壓器的投資就越高。

2、電氣設(shè)備的銅損正比于電流的平方，從而反比于功率因數(shù)的平方。由此可知，功率因數(shù)越低，則電氣設(shè)備中的銅損就越大，效率就越低。與此相似，當(dāng)系統(tǒng)的功率因數(shù)很低時(shí)，對(duì)于傳遞同樣的功率則電流加大，所以若導(dǎo)線尺寸相同，則電能傳輸系統(tǒng)意味著有更大的能量損耗。因?yàn)榫€路損失為：

==（KW）

3、導(dǎo)線的截面、隔離開關(guān)的導(dǎo)電面積，在低功率因數(shù)下都必須加大以通過更大的電流，可見投資也需要增加。

4、提高功率因數(shù)，可以減少無功負(fù)荷，從而降低線路電壓降，改善用戶的電壓質(zhì)量。

這里：P是線路有功負(fù)荷，Q是線路無功負(fù)荷，R是線路電阻，X是線路電流，V是線路供電電壓。

其中S是視在功率，若有功負(fù)荷一定時(shí)，功率因數(shù)越大，無功負(fù)荷就越小，則線路電壓就越小。

二、產(chǎn)生低功率因數(shù)的主要原因：

1、變壓器都帶有勵(lì)磁電流，它對(duì)于感應(yīng)電勢來說，總是滯后的。在正常情況下，勵(lì)磁電流不致影響功率因數(shù)，但當(dāng)輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，原端功率因數(shù)就降低。

2、大量使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)也造成系統(tǒng)功率因數(shù)降低。因?yàn)椴豢赡芩械碾妱?dòng)機(jī)都在滿負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)可達(dá)0.85；當(dāng)電動(dòng)機(jī)在75%額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，功率因?yàn)?.8；而當(dāng)電動(dòng)機(jī)在50%額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)為0.7；若電動(dòng)機(jī)是空載運(yùn)行，則功率因數(shù)為0.2-0.3。可見，大量使用電動(dòng)機(jī)而這些電動(dòng)機(jī)又不能全部滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)自然降低。

3、電弧等也是以低功率因數(shù)運(yùn)行的。

4、由于在用戶中大量使用著修理過的電動(dòng)機(jī)，這些修理過的電動(dòng)機(jī)通常其定子繞組的匝數(shù)少于原來的匝數(shù)，因此，這些電動(dòng)機(jī)中漏磁通增加，造成電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)降低。

以上分析了低功率因數(shù)值情況下各種不利及對(duì)線損影響，另外查找了低功率因數(shù)的主要原因。針對(duì)問題，我們應(yīng)采取哪些辦法改善這種情況呢？下面簡要論述一下。

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(gè)部分所需的無功功率，特別是減少負(fù)荷用的無功功率，使電力系統(tǒng)在輸送一定的有功功率時(shí)，可降低其中通過的無功電流。

三、提高功率因數(shù)降低線損

提高功率因數(shù)方法很多，總的可以歸為兩大類。

（一） 提高自然功率因數(shù)的辦法

采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率，以改善其功率因數(shù)的措施稱為提高自然功率因數(shù)的方法。主要有：

1、正確選用異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)與容量

各企業(yè)所取用的無功功率中，異步電動(dòng)機(jī)約占70%以上。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率在70%至滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)較多，在額定負(fù)荷時(shí)其功率因數(shù)約為0.85-0.89，而在空載或輕載運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)都要降低，空載時(shí)的功率因數(shù)只有0.2-0.3。因此，正確選用異步電動(dòng)機(jī)使其額定容量與所帶負(fù)荷相配合，對(duì)于改善功率因數(shù)是十分重要的。

2、電力變壓器不宜空載運(yùn)行

電力變壓器一次側(cè)功率因數(shù)不但與負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)，而且與負(fù)荷率有關(guān)。若變壓器滿載運(yùn)行，一次側(cè)功率因數(shù)僅比二次側(cè)降低約3-5%；若變壓器輕載運(yùn)行，當(dāng)負(fù)荷率小于0.6時(shí)，一次側(cè)功率因數(shù)就顯著下降，下降達(dá)11-18%，所以電力變壓器在負(fù)荷率0.6以上運(yùn)行時(shí)才較為經(jīng)濟(jì)。為了充分利用設(shè)備和提高功率因數(shù)，電力變壓器不宜空載運(yùn)行。當(dāng)電力變壓器負(fù)荷率小于30%時(shí)，應(yīng)當(dāng)更換容量較小的變壓器。

3、合理安排和調(diào)整工藝流程，改變電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，限制電焊機(jī)和機(jī)床電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行。例如可采用自動(dòng)延時(shí)繼電裝置。

4、異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行

對(duì)于負(fù)荷率不大于0.7及最大負(fù)荷不大于90%額定功率的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，必要時(shí)可使其同步化，即當(dāng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)完畢后，向轉(zhuǎn)子三相繞組送入直流勵(lì)磁，其運(yùn)行狀態(tài)與同步電機(jī)相似，在過勵(lì)磁的情況下，電動(dòng)機(jī)可向電網(wǎng)送出無功功率，從而達(dá)到改善功率因數(shù)的目的。

（二）提高功率因數(shù)的補(bǔ)償法

采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備來補(bǔ)償用電設(shè)備所需的無功功率，以提高功率因數(shù)的措施稱為補(bǔ)償法。采用補(bǔ)償法，必須增加新設(shè)備。此外，補(bǔ)償設(shè)備本身也有功率損失，所以從整體看，應(yīng)首先采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法。但當(dāng)功率因數(shù)達(dá)不到要求的時(shí)候，則需采用專門的補(bǔ)償設(shè)備來提高功率因數(shù)。

應(yīng)用人工補(bǔ)償無功功率的辦法主要有：

1、應(yīng)用移相電容器

2、采用同步電動(dòng)機(jī)

3、采用同步調(diào)相機(jī)

在工業(yè)企業(yè)中，一般用移相電容器來補(bǔ)償，而不采用同步調(diào)相機(jī)，同步調(diào)相機(jī)是無功功率發(fā)電機(jī)，大容量同步調(diào)相機(jī)主要用在電子系統(tǒng)的樞紐變電所匯總，供改進(jìn)功率因數(shù)和調(diào)整電力網(wǎng)電壓水平之用。工業(yè)企業(yè)采用同步調(diào)相機(jī)，無論在設(shè)備投資或者在有功功率損耗方面都是不經(jīng)濟(jì)的。

同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁方式運(yùn)行時(shí)，就向電力系統(tǒng)輸送無功功率，提高了工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。

移相電容器由于具有很大優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)企業(yè)中被廣泛用作人工補(bǔ)償裝置：

（1）移相電容器沒有旋轉(zhuǎn)部分，運(yùn)行維護(hù)很方便。

（2）移相電容器的有功功率損耗小，約為0.25-0.5%，而同步調(diào)相機(jī)的有功損耗約為1.5-3.0%，要大5-10倍。

（3）移相電容器可隨系統(tǒng)中無功功率容量的需要，方便地增加或減少安裝容量和改變安裝地點(diǎn)。

篇5

一、影響功率因數(shù)的主要因素

首先我們來了解功率因數(shù)產(chǎn)生的主要原因。功率因數(shù)的產(chǎn)生主要是因?yàn)榻涣饔秒娫O(shè)備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當(dāng)有功功率P有一定時(shí)，如減少無功功率P無，則功率因數(shù)便能夠提高。在極端情況下，當(dāng)P無=0時(shí)，則其功率因素=1。因此提高功率因數(shù)問題的實(shí)質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。影響功率因素主要是下面幾個(gè)方面。

（一）異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙是決定異步電動(dòng)機(jī)需要較多無功的主要因素。而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無功功率是由其空載時(shí)的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成的。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負(fù)載率的大小無關(guān)。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)行或長其處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。

（二）供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響

當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，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(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的110%時(shí)，一般工廠的無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，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(huì)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。

（三）電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

我們知道了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。

二、低壓網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?/p>

低壓無功補(bǔ)償我們通常采用的方法主要有三種：隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。下面簡單介紹這三種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

1. 隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接，通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)，同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)償磁無功為主，此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無功峰荷。

隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，而且不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等特點(diǎn)。

2. 隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配變?cè)谳p載或空載時(shí)的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無功，配變空載無功是農(nóng)網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分，對(duì)于輕負(fù)載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加，不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價(jià)。

隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：接線簡單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補(bǔ)償無功最有效的手段之一。

3. 跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kv母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式，補(bǔ)償效果好。

跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量小，比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對(duì)延長、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對(duì)較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。

三、采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)

提高自然功率因數(shù)是在不添置任何補(bǔ)償設(shè)備，采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率減少負(fù)載取用無功來提高工礦企業(yè)功率因數(shù)的方法，它不需要增加投資，是最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。下面將對(duì)提高自然功率因數(shù)的措施作一些簡要的介紹。

1. 合理使用電動(dòng)機(jī)（下轉(zhuǎn)第122頁）

（上接第199頁）

合理選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、規(guī)格和容量，使其接近滿載運(yùn)行。在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，既要注意它們的機(jī)械性能，又要考慮它們的電器指標(biāo)。若電動(dòng)機(jī)長期處于低負(fù)載下運(yùn)行，既增大功率損耗，又使功率因數(shù)和效率都顯著惡化。故從節(jié)約電能和提高功率因數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，必須正確地合理地選擇電動(dòng)機(jī)的容量。

2. 提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)表明，異步電動(dòng)機(jī)定子繞組匝數(shù)變動(dòng)和電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙變動(dòng)時(shí)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)無功功率的大小有很大的影響。

3. 采用同步電動(dòng)機(jī)或異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行提高功率因數(shù)

由電機(jī)原理知道，同步電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無功取決于轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流大小，在欠激狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)“吸取”無功，在過激狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)“送出”無功。因此，只要調(diào)節(jié)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使其處于過激狀態(tài)，就可以使同步電機(jī)向電網(wǎng)“送出”無功功率，減少電網(wǎng)輸送給工礦企業(yè)的無功功率，從而提高了工礦企業(yè)的功率因數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動(dòng)機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵(lì)磁電流，使其呈同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是“異步電動(dòng)機(jī)同步化”。因而只要調(diào)節(jié)電機(jī)的直流勵(lì)磁電流，使其呈過激狀態(tài)，即能向電網(wǎng)輸出無功，從而達(dá)到提高低壓網(wǎng)功率因數(shù)的目的。

4. 合理選擇配變?nèi)萘浚纳婆渥兊倪\(yùn)行方式

對(duì)負(fù)載率比較低的配變，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。

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崇明廠區(qū)變電所最早建造從2003年就開始了，電容柜都是從變電所投產(chǎn)就開始同步運(yùn)行，而且是每天24小時(shí)不間斷的，受制于電容器的使用壽命比斷路器等產(chǎn)品短很多，經(jīng)過十幾年的時(shí)間，沒徹底更換過的電容器柜問題頻出，這就增加了運(yùn)行維護(hù)的難度。

電力公司對(duì)我單位電能收費(fèi)是根據(jù)進(jìn)線線路分別進(jìn)行的：崇明元件廠生活區(qū)一路，崇明生產(chǎn)區(qū)域兩路，其中主體生產(chǎn)用電集中在崇明生產(chǎn)區(qū)域，所以我們本文就以崇明生產(chǎn)區(qū)域的兩路35KV線路電費(fèi)情況為調(diào)查對(duì)象來具體分析。

二、不同等級(jí)電壓上的補(bǔ)償

補(bǔ)償在高、低壓兩個(gè)電壓等級(jí)上，我們具體分析也圍繞這兩個(gè)大的方向來進(jìn)行，

（一）10KV高壓側(cè)補(bǔ)償。在這個(gè)電壓等級(jí)上，堡船207和堡船217都分別有一組高壓電容器組，型號(hào)TBB2-10-1800/100BL，額定電流94.5A，補(bǔ)償容量為1800KVA。高壓電容器組采用人工操作的方式，早上，用電進(jìn)入高峰期時(shí)人工合閘，晚上負(fù)荷降下來后人工分?jǐn)啵荒苷M的投入或者退出。在高壓側(cè)，投入及退出時(shí)間點(diǎn)上能把控，容量投入的多少是無法改變的。

（二）低壓側(cè)電容補(bǔ)償。根據(jù)生產(chǎn)的需要，我們對(duì)負(fù)荷相對(duì)集中處都設(shè)立了變電所，根據(jù)負(fù)荷的多少，在變電所內(nèi)部都進(jìn)行了功率因數(shù)的補(bǔ)償。生產(chǎn)現(xiàn)場的變電所有24個(gè)，其中帶低壓電容補(bǔ)償?shù)淖冸娝?1個(gè)，每個(gè)變電所電容補(bǔ)償?shù)娜萘考巴旰贸潭扔兴鶇^(qū)別。一部分電容柜因?yàn)榫€路元器件老化、電容本身破損等原因，考慮到安全因素，沒有投入運(yùn)行，這就有了提升的空間，特別是針對(duì)負(fù)荷比較大的5.3萬車間、造船碼頭1#及2#變電所、船臺(tái)、涂裝一期及二期等變電所等。

提升功率因數(shù)對(duì)于總電流的下降有一定影響，就相當(dāng)于增加了變壓器的有功輸出，對(duì)用電負(fù)荷較大變電所容量能進(jìn)一步改善。

三、功率因數(shù)低原因分析

通過平時(shí)工作中觀察以及現(xiàn)場查看，細(xì)致周到分析了功率因數(shù)低的原因，見圖1。

針對(duì)功率因數(shù)偏低的情況，根據(jù)平時(shí)維修及行業(yè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，因?yàn)楦邏合到y(tǒng)和低壓系統(tǒng)電容器在投用、自動(dòng)化運(yùn)行、切除等方面完全不同，后續(xù)的分析也是分兩部分分別進(jìn)行。

四、效益分析

（一）減少線路損耗。特別是對(duì)于負(fù)荷較大的區(qū)域，一直以來低壓側(cè)電流特別大，功率因數(shù)提高了，無功電流就減少，更利于有功電能的輸送，也相當(dāng)于提升變壓器有功使用容量，更好的為生產(chǎn)現(xiàn)場提供電能。

（二）電力公司給予我公司獎(jiǎng)勵(lì)。功率因數(shù)提高后，可以得到

電力公司用電獎(jiǎng)勵(lì)。我廠電費(fèi)是按照：0.90標(biāo)準(zhǔn)電費(fèi)調(diào)整（%）來計(jì)算的，由之前統(tǒng)計(jì)的兩路數(shù)據(jù)可以看出功率因數(shù)攻關(guān)前后的變化 。當(dāng)功率因數(shù)提高后，并做好保持工作，我廠堡船207和堡船217在電力公司拿到的獎(jiǎng)勵(lì)還是比較可觀的。

五、固措施

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引言

近年來節(jié)能工作越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，有效合理的使用能源已成為實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的質(zhì)量和效益的有效途徑。通過合理配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)約電能，降低損耗的目的。對(duì)電網(wǎng)和電力用戶來說，提高功率因數(shù)，減少無功電能損耗，對(duì)節(jié)能降耗具有十分重要的意義。

1功率因數(shù)的概述

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（Φ）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。

2影響功率因數(shù)的主要因素

（1）異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備。

（2）供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響。

（3）電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。

3提高功率因數(shù)的方法

3.1合理選擇和使用電氣設(shè)備：異步電動(dòng)機(jī)和變壓器是電網(wǎng)中占用無功功率最多的電氣設(shè)備。電網(wǎng)的總無功功率約70%用于異步電動(dòng)機(jī)，10%～25%用于變壓器。異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都不是一個(gè)固定不變的數(shù)值，它隨著電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變化。負(fù)荷率約在80%左右時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率最高。低于80%時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就會(huì)下降；負(fù)荷率低于40%時(shí)，功率因數(shù)和效率將急劇下降，這時(shí)電動(dòng)機(jī)做功不大，耗費(fèi)無功功率和有功功率很多，造成電力的浪費(fèi)，所以，我們把大電機(jī)小負(fù)載現(xiàn)象稱為“大馬拉小車”。為了合理配置電氣設(shè)備，消除“大馬拉小車”的現(xiàn)象，目前國家已在有關(guān)節(jié)能政策中明確規(guī)定，電動(dòng)機(jī)正常使用負(fù)荷率低于40%和變壓器低于30%時(shí)限期調(diào)整或更換，否則不得繼續(xù)使用。

3.2改變電動(dòng)機(jī)接線降壓運(yùn)行：消除“大馬拉小車”現(xiàn)象，采用換小電動(dòng)機(jī)的辦法，使用起來經(jīng)常遇到一些困難，如沒有合適容量的電動(dòng)機(jī)或更換后難于安裝等等。這時(shí)采用改變電動(dòng)機(jī)定子接線方式，由三角形改為星形降壓運(yùn)行，能使大電機(jī)變成小電機(jī)，起到與換用小電機(jī)的相同作用，這種方法適用于空載和輕載起動(dòng)的場合，如金屬切割機(jī)床中的車床等，國內(nèi)外已廣泛采用，為了適應(yīng)負(fù)荷變化，把星形—三角形接線改為自動(dòng)轉(zhuǎn)換形式，即輕載時(shí)接成星形，重載時(shí)自動(dòng)接為三角形，使電動(dòng)機(jī)既能滿足負(fù)載需要，又能節(jié)電。這種方法只限于額定接線方式為三角形的電動(dòng)機(jī)使用。由三角形改為星形，定子每相繞組電壓下降為原來的13，容量為原來的40%左右。

3.3合理安排和調(diào)整工藝流程：對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)和各類弧焊變壓器的空載運(yùn)行應(yīng)加以限制。我們把電動(dòng)機(jī)不做功只空轉(zhuǎn)叫做“跑空車”。因?yàn)椋惒诫妱?dòng)機(jī)空載時(shí)取用的無功功率等于滿載時(shí)的60%—80%，如果有大量電動(dòng)機(jī)“跑空車”，這個(gè)部門的平均功率因數(shù)一定會(huì)很低。但是“跑空車”現(xiàn)象到處可見，例如車床加工零件過程中，經(jīng)常進(jìn)行退刀、測量、調(diào)整和更換零件等操作，這些操作占整個(gè)作業(yè)時(shí)間的比例很大，高者可達(dá)50%左右，電能浪費(fèi)很大，為此，對(duì)于空載運(yùn)行時(shí)間較長的設(shè)備要加以限制。

3.4并聯(lián)補(bǔ)償電容：實(shí)際中可以使用電路電容器或調(diào)相機(jī)，一般多采用電力電容器補(bǔ)償無功，即：在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器。以下為理論解釋：在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器的無功功率來補(bǔ)償感性負(fù)載的無功功率，從而減少甚至消除感性負(fù)載與電源之間原有的能量交換。并聯(lián)電容器的主要缺點(diǎn)是只能成組投切，以致不能平滑調(diào)節(jié)其無功功率。但將它與同步電動(dòng)機(jī)或SVC實(shí)行聯(lián)合補(bǔ)償則可達(dá)到較理想的調(diào)節(jié)效果。它的另一缺點(diǎn)是其輸出無功隨安裝母線電壓降低而成平方的減少，這對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性顯然是不利的。

3.5并聯(lián)電抗器：并聯(lián)電抗器也是一種重要的無功補(bǔ)償裝置。在感性無功補(bǔ)償設(shè)備中，其造價(jià)較低，應(yīng)優(yōu)先選用。在超高壓電網(wǎng)中，線路空載或輕載時(shí)大量充電功率過剩，采用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償是必不可少的。這一般可以通過采用高壓和低壓并聯(lián)電抗器適當(dāng)配合的補(bǔ)償方式實(shí)現(xiàn)。在長距離輸電線路上，高壓電抗器具有限制過電壓、分層平衡無功、有利于使用單相重合閘和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的綜合功能。低壓電抗器的主要特點(diǎn)是易于投切，主要用于運(yùn)行方式變化中無功平衡和電壓調(diào)整。

3.6串聯(lián)電容器：在超高壓系統(tǒng)中使用串聯(lián)電容補(bǔ)償是不簡單的，這是由其本身以及與系統(tǒng)間的相互作用的復(fù)雜性所決定的。這些問題包括有布置與接入方式的選擇、電容器保護(hù)、線路保護(hù)配置、可能在某些運(yùn)行方式下引起發(fā)電機(jī)的自磁、自發(fā)振蕩以及次同步諧振等等。近年來在電容器保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)以及開發(fā)防止次同步諧振的措施等方面不斷取得的進(jìn)展，在維持串聯(lián)電容器使用折增長速度方面已經(jīng)起了重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]邱關(guān)源.電路（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999

篇8

（一）提高功率因數(shù)對(duì)礦山企業(yè)和電力系統(tǒng)的好處如下：

1、提高電力系統(tǒng)供電能力

在發(fā)電和輸、配電設(shè)備的安裝容量一定時(shí)，提高用戶的功率因數(shù)，相應(yīng)減少無功功率的供給，則在同樣設(shè)備條件下，電力系統(tǒng)輸出的有功率可以增加，增大了電力系統(tǒng)的供電能力。

2.降低輸電線路中的功率損耗

當(dāng)線路額定電壓Un和輸送的有功功率P均保持恒定時(shí)，則網(wǎng)路中的功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比。

3.減少電能傳輸過程中的電壓損失，提高供電質(zhì)量

由于用戶功率因數(shù)的提高，使網(wǎng)路中的電流減少。因此，網(wǎng)路的電壓損失減少，網(wǎng)路末端用電設(shè)備的電壓質(zhì)量提高。

4.降低電能成本

由于從發(fā)電廠發(fā)出的電能有一定的總成本，提高功率因數(shù)可減少網(wǎng)路和變壓器中的電能損耗，在發(fā)電設(shè)備容量不變的情況下，供給用戶的電能就相應(yīng)增多了，每度電的總成本就會(huì)降低。

由上述原因可知，提高用戶功率因數(shù)對(duì)充分利用現(xiàn)有的輸電、配電及電源設(shè)備，保證供電質(zhì)量，減少電能損失，降低產(chǎn)品的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義。所以，我國電力部門實(shí)行電力獎(jiǎng)懲制度。對(duì)于功率因數(shù)高于0.9的給予獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)于功率因數(shù)低于0.9的進(jìn)行處罰。

（二）提高功率因數(shù)的方法

當(dāng)有功功率戶一定時(shí)，減少無功功率便能提高功率因數(shù)。交流用電設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、變壓器等建立磁場需要激磁無功功率Q1，同時(shí)還消耗漏磁無功功率Q2。其所需要的無功功率為

Q=Q1+Q2

其中

式中 Φm——交流磁通最大值，Wb；

Bm——磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值，T；

f———交流電的頻率，Hz；

Rμ——磁路的磁阻，1/H；

μ——磁路的磁導(dǎo)率，H/m；

V——磁路的體積，m3；

U——激磁電壓，V；

I——負(fù)荷電流，A；

X2———漏磁感抗，Ω；

K、K'、K"——常數(shù)。

由式（2—39）和式（2—40）可知，提高功率因數(shù)的方法如下：

1.正確選擇電氣設(shè)備

（1）選氣隙小、磁阻Rμ小的電氣設(shè)備。如選電動(dòng)機(jī)時(shí)，若沒有調(diào)速和啟動(dòng)條件的限制，則應(yīng)盡量選擇鼠籠式電動(dòng)機(jī)。

（2）同容量下選擇磁路體積小的電氣設(shè)備。如高速開啟式電機(jī)，在同容量下，體積小于低速封閉式和隔爆型電機(jī)。

（3）不需要調(diào)速、持續(xù)運(yùn)行的大容量電機(jī)，如主要通風(fēng)機(jī)等，有條件時(shí)可選擇同步電動(dòng)機(jī)，使其過激磁運(yùn)行，提供超前無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，使電網(wǎng)總的無功功率減小。

2.電氣設(shè)備運(yùn)行合理

（1）消除嚴(yán)重欠載運(yùn)行的電機(jī)和變壓器。對(duì)于負(fù)荷小于40%額定功率的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在能滿足啟動(dòng)、工作穩(wěn)定性等要求條件下，應(yīng)以小容量電機(jī)更換或?qū)⒃瓰槿切谓臃ǖ睦@組改為星形接，降低激磁電壓。對(duì)于變壓器，當(dāng)其平均負(fù)荷小于額定容量的30%時(shí)，應(yīng)更換變壓器或調(diào)整負(fù)荷。

（2）合理調(diào)度安排生產(chǎn)工藝流程，限制電氣設(shè)備空載運(yùn)行。

（3）提高維護(hù)檢修質(zhì)量，保證電機(jī)的電磁特性符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.人工補(bǔ)償無功功率

礦山企業(yè)為了使功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定值以上，一般都采用并聯(lián)電容器的方法進(jìn)行人工補(bǔ)償。電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小等優(yōu)點(diǎn)。

電容器的缺點(diǎn)是當(dāng)通風(fēng)不良或因電網(wǎng)高次諧波造成電容器過負(fù)荷使運(yùn)行溫度過高時(shí)，易出現(xiàn)外殼鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火災(zāi)。因此，規(guī)定電容器組應(yīng)獨(dú)立設(shè)室。

若補(bǔ)償前功率因數(shù)為 ， 補(bǔ)償后提高到 ，如圖2—6所示，則補(bǔ)償所用的電力電容器容量應(yīng)為

式中 Pav——全礦有功平均負(fù)荷，kW；

PcaΣ——全礦有功計(jì)算負(fù)茶，kW；

Kav——平均負(fù)荷系數(shù)，

上式是按全礦平均負(fù)荷計(jì)算的所需補(bǔ)償電容量，過去也有按全礦最大負(fù)荷PcaΣ進(jìn)行計(jì)算的。

如果按 PcaΣ計(jì)算所需補(bǔ)償?shù)臒o功功率Qc，則當(dāng)P

在提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)時(shí)，應(yīng)選擇并聯(lián)電容器。電容器的額定電壓應(yīng)與其接人電網(wǎng)的工作地點(diǎn)電壓相適應(yīng)。

因每臺(tái)電容器的無功容量為Qcl=ωClU2，可知電容器的實(shí)際補(bǔ)償量與其端電壓的平方成正比，所以電容器（柜）的數(shù)量N可按下式確定：

式中Qcl——每個(gè)電容順（柜）的容量，kvar；

U——電容器裝設(shè)處的電網(wǎng)電壓，kV；

UN.c——電容器的額定電壓，kV。

每相所需電容器臺(tái)數(shù)為

（三）電容器的補(bǔ)償方式和連接方式

1.電容器的補(bǔ)償方式

電容器的補(bǔ)償方式有三種，即單獨(dú)就地補(bǔ)償方式、分散補(bǔ)償方式和集中補(bǔ)償方式。

（1）單獨(dú)就地補(bǔ)償方式。將電容器直接與用電設(shè)備并聯(lián)，共用一套開關(guān)設(shè)備。這種補(bǔ)償方式的特點(diǎn)是補(bǔ)償效果最好，不但能減少高壓電源線路和變壓器的無功負(fù)荷，而且能減少干線和分支線的無功負(fù)荷。其缺點(diǎn)是電容器將隨著用電設(shè)備—同工作和停止，所以利用率較低，投資大，管理不方便。這種補(bǔ)償方式只適用于長期運(yùn)行的大容量電氣設(shè)備及所需無功補(bǔ)償容量較大的負(fù)荷，或由較長線路供電的電氣設(shè)備。

（2）分散補(bǔ)償方式。將全部電容器分別安裝于各配電用戶的母線上，各處電壓等級(jí)可能不同。這種補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是電容器的利用率比單獨(dú)就地補(bǔ)償方式高，能減少高壓電源線路和變壓器中的無功負(fù)荷。其缺點(diǎn)是不能減少干線和分支線的無功負(fù)荷，操作不夠方便，初期投資較大。

篇9

一、提高功率因數(shù)的意義

改善企業(yè)用電的功率因數(shù)（即無功功率補(bǔ)償）是企業(yè)節(jié)約電能的重要課題，因此應(yīng)給予足夠重視，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施以提高功率因數(shù)。由于企業(yè)采用大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器等用電設(shè)備，通過磁場，變壓器才能改變電壓并且將能量送出去，電動(dòng)機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)機(jī)械負(fù)荷。全國供用電規(guī)則還規(guī)定了在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)，用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)：高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.90以上；其他100KVA（KW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上；農(nóng)業(yè)用電，功率因數(shù)為0.80以上。凡功率因數(shù)不能達(dá)到上述規(guī)定的新用戶，供電部門可拒絕供電。因此對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，提高企業(yè)用電的功率因數(shù)具有重要的意義。

提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)和電力系統(tǒng)的好處如下：

（1）提能夠降低生產(chǎn)成本、減少投資、改善設(shè)備的利用率

1.1 功率因數(shù)可以表示成下述形式

越高，所需視在功率越小。而當(dāng)有功負(fù)荷一定時(shí)，若功率因數(shù)值越大，可知無功負(fù)荷就越小，充分發(fā)揮了發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。在發(fā)電和輸、配電設(shè)備的安裝容量一定時(shí)，提高用戶的功率因數(shù)相應(yīng)減少無功功率的供給，則在同樣設(shè)備的條件下，電力系統(tǒng)輸出的有功功率可以增加。

（2）減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量

由于用戶功率因數(shù)的提高，使網(wǎng)絡(luò)中的電流減小，因此網(wǎng)絡(luò)的電壓損失減少，網(wǎng)絡(luò)未端用電設(shè)備的電壓質(zhì)量提高。

二、提高功率因數(shù)的方法

功率因數(shù)等有功功率除以根號(hào)下有功功率的平方與無功功率的平方之和。當(dāng)有功功率一定時(shí)，若減少無功功率便可以提高功率因數(shù)。交流用電設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、變壓器等建立磁場需要激磁無功功率，同時(shí)還消耗漏磁無功功率。

（一）提高功率因數(shù)方法如下：

（1）選氣隙小、磁阻小的電氣設(shè)備，如選電動(dòng)機(jī)時(shí)，若沒有調(diào)速和啟動(dòng)條件限制，應(yīng)盡量選擇鼠籠型電動(dòng)機(jī)。

（2）同容量下選擇磁路體積小的電氣設(shè)備。如高速開啟式電動(dòng)機(jī)，在同容量下，體積小于低速封閉式和隔爆型電動(dòng)機(jī)。

（3）根據(jù)負(fù)荷選用相匹配的變壓器。電力變壓器一次側(cè)功率因數(shù)不但與負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)，而且與負(fù)荷率有關(guān)1若變壓器滿載運(yùn)行，一次側(cè)功率因數(shù)僅比二次側(cè)降低約3～5%；若變壓器輕載運(yùn)行，當(dāng)負(fù)荷小于0.6時(shí)，一次側(cè)功率因數(shù)就顯著下降，下降達(dá)11～18%，所以電力變壓器的負(fù)荷率在0.6以上運(yùn)行時(shí)才較經(jīng)濟(jì)，一般應(yīng)在60%～70%比較合適，為了充分利用設(shè)備和提高功率因數(shù)，電力變壓器一般不宜作輕載運(yùn)行。當(dāng)電力變壓器負(fù)荷率小于30%時(shí)，應(yīng)當(dāng)更換成容量較小的變壓器。

（二）電氣設(shè)備運(yùn)行合理

（1）正確選用異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)與容量。據(jù)有關(guān)資料介紹，我國中小型異步電動(dòng)機(jī)的用電負(fù)荷約占電網(wǎng)總負(fù)荷的80%以上，幾個(gè)主要電網(wǎng)中，電動(dòng)機(jī)所耗能占整個(gè)工業(yè)用電量的60%～68%左右，因此做好電動(dòng)機(jī)的降損節(jié)能具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義，正確選用異步電動(dòng)機(jī)，使其額定容量與所帶負(fù)載相配合，對(duì)于改善功率因數(shù)是十分重要的。在選型方面，要注意選用節(jié)能型，淘汰高能耗的電動(dòng)機(jī)，并依據(jù)電機(jī)機(jī)械工作對(duì)啟動(dòng)力矩、啟動(dòng)次數(shù)、調(diào)速等方面的具體要求，選用不同的型號(hào)。電動(dòng)機(jī)的效率η與功率因數(shù)cosφ是反映電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的主要指標(biāo)，都與負(fù)載率β有密切關(guān)系。GB/T12497-90 對(duì)三相異步電機(jī)三個(gè)運(yùn)行區(qū)域規(guī)定如下：

當(dāng)β

（2）合理調(diào)度安排生產(chǎn)工藝流程，限制電氣設(shè)備空載運(yùn)行。生產(chǎn)時(shí)間要躲開高峰時(shí)間，降低高峰用電量。

（3）提高維護(hù)檢修質(zhì)量，保證電氣的電磁特性符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）進(jìn)行技術(shù)改造，降低總的無功消耗。

三、人工補(bǔ)償無功功率

企業(yè)為了使功率因數(shù)達(dá)到國家要求的規(guī)定值（0.90）以上，一般都采用并聯(lián)電容器的方法進(jìn)行人工補(bǔ)償，電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小等優(yōu)點(diǎn)。

四、綜上所述，提高功率因數(shù)必然對(duì)國家的能源利用、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到促進(jìn)作用，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運(yùn)行所不可缺少的條件。應(yīng)根據(jù)不同情況采取相應(yīng)措施來提高功率因數(shù)，降低無功損耗，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

篇10

目前，典型的降壓型（BUCK）功率因數(shù)校正器對(duì)功率的提高還不能令人滿意，雖然高壓輸出型（BOOST）功率因數(shù)校正器已在各種用電設(shè)備上獲得廣泛的應(yīng)用，但是由于輸出電壓高，使得某些應(yīng)用領(lǐng)域制造成本加大、產(chǎn)品可靠性降低。譬如，為熒光燈、高壓納燈等照明光源配套使用的電子鎮(zhèn)流器就是如此。40瓦的熒光燈和高壓納燈的工作電壓約100伏，如能使功率因數(shù)校正器的輸出電壓為200伏左右，就可降低電子鎮(zhèn)流器上開關(guān)管電壓應(yīng)力，省掉開關(guān)變壓器、減小降壓電感的體積、容量，使產(chǎn)品的材料成本和生產(chǎn)成本大為降低。同時(shí)可靠性、耐用性、效率等性能指標(biāo)會(huì)明顯提高。再者，日本、美國等發(fā)達(dá)國家的市電電壓約為110伏，我們對(duì)其先進(jìn)產(chǎn)品的消化只能是方法上的模擬，也就是對(duì)其先進(jìn)產(chǎn)品的電路參數(shù)，器件性能參數(shù)要重新設(shè)計(jì)，費(fèi)事費(fèi)力，事位功半，往往制造出的產(chǎn)品在性能上還有所下降。如能設(shè)計(jì)出輸出電壓為200V而成本又低的高功率因數(shù)校正器，我們對(duì)其先進(jìn)產(chǎn)品的消化吸收就能從方法上的模擬變?yōu)樾误w上的仿真，為我們多快好省的研制出先進(jìn)的電源產(chǎn)品提供了條件。這主是我們要研制降壓型高功率因數(shù)校正器的目的。

2 降壓型功率因數(shù)校正器

2.1 單管降壓型高功率因數(shù)校正器電路

2.1.1 電路組成

單管降壓型高功率因數(shù)校正器由升壓型（BOOST）功率因數(shù)校正器電路和降壓轉(zhuǎn)換電路組成，其電路圖如圖1-1所示。在圖1-1中，由開關(guān)管V1、電感器L1、二極管D1-5、D8、電容器C1、Co組成升壓電路；由開關(guān)管V1、二級(jí)管D6-8、電感器L2、電容器C1、Co組成降壓電路。

2.1.2 電路工作過程

設(shè)該功率因數(shù)校正器的輸出電壓Vo約為市電峰值電壓的二分之一，即Vo≤200伏。當(dāng)開關(guān)管V1工作時(shí)，在提高了功率因數(shù)便市電電壓、電流波形保持一致的同時(shí)，所功率因數(shù)校正器的高壓輸出（Vi+Vo）變成降壓。具體變換過程是：

當(dāng)開關(guān)管V1在開關(guān)信號(hào)作用下導(dǎo)通時(shí)，電容器C1上的能量通過二極管D7、電感器L2、電容器Co、二級(jí)管D6及開關(guān)管V1級(jí)成的供電回路將電容器C1上存儲(chǔ)的能量傳輸給輸出電容器Co；當(dāng)開關(guān)管V1在截止時(shí)，電感器L2存儲(chǔ)的能量通過輸出電容器Co、二級(jí)管D7、D8組成的續(xù)流供電回路傳輸給輸出電容器Co；同時(shí)，電感器L1中存儲(chǔ)的能量約有二分之一直接傳輸給輸出電容器Co，實(shí)現(xiàn)了高效傳輸。到此該電器完成了一個(gè)工作周期，實(shí)現(xiàn)了高效功率因數(shù)和降壓輸出功能。

2.1.3 電路的設(shè)計(jì)

設(shè)該功率因數(shù)校正器中的升壓電感器L1和儲(chǔ)能電感器L2的設(shè)計(jì)完全和升壓型功率因數(shù)校正器中的設(shè)計(jì)及降壓型開關(guān)電源中儲(chǔ)能電感的設(shè)計(jì)一樣，不再敘述。

2.1.4 電路的優(yōu)點(diǎn)

該電路的優(yōu)點(diǎn)是簡單方面的實(shí)現(xiàn)了降壓高功率因數(shù)輸出。與傳統(tǒng)的BUCK電路相比，實(shí)現(xiàn)了輸入電流的連續(xù)，減小了電磁干擾，方便了后級(jí)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)，該電路可以廣泛的應(yīng)用在電子鎮(zhèn)流器、家電、辦公自動(dòng)化等中小功率用電設(shè)備中。該電路根據(jù)不同需要還可以派生出圖1-2、圖1-3、圖1-4三種電路，其工作過程不再敘述。如在圖中a、b兩點(diǎn)加入D9，會(huì)提高電路效率。

2.2 準(zhǔn)單管降壓型高功率因數(shù)校正器電路

2.2.1 電路的組成

準(zhǔn)單管降壓型高功率因數(shù)校正器電路由升壓型（BOOST）功率因數(shù)矯正器電路、降壓型（BUCK）功率因數(shù)矯正器電路和降壓轉(zhuǎn)換電路三部分組成。其電路圖如圖2-1所示。在圖2-1中，由開關(guān)管V1、二極管D1～5、D7、電感器L1、電容器C1、Co組成升壓電路；由開關(guān)管V2、電感器L1、二極管D1～5、電容器Co組成降壓電路（在開關(guān)管V2導(dǎo)通時(shí)），由開關(guān)管V2、電感器L2、二極管D6、電容器C1、Co組成在開關(guān)管V2導(dǎo)通時(shí)向輸出端供電的回路；由電感器L2、二極管D6、D7及電容器Co組成在開關(guān)管V2截止時(shí)向輸出端續(xù)流供電回路。

2.2.2 電路工作過程

該電路的工作過程有二種模式，即當(dāng)市電電壓小于或等于輸出電壓前后，開關(guān)管V1、V2同時(shí)導(dǎo)通或截止為第二種工作模式。本文只對(duì)第一種工作模式進(jìn)行說明。

設(shè)該電路的輸出電壓Vo約為市電峰值電壓的二分之一，即Vo≤200伏。在市電電壓Vi≤Vo前后，開關(guān)管V1、V2同時(shí)導(dǎo)通或截止，由開關(guān)管V1實(shí)現(xiàn)升壓型功率因數(shù)校正器的功能，開關(guān)管V2實(shí)現(xiàn)把電容器C1的能量傳輸給輸出電容器Co，完成降壓轉(zhuǎn)換功能。在市電電壓Vi≥Vo時(shí)，開關(guān)管V1截止主開關(guān)管V2工作，V2導(dǎo)通時(shí)，由開關(guān)管V2、電感L1、一極管D1～5、電容器Co組成的降壓功率因數(shù)校正電路把輸入電流直接傳送給電容器Co；同時(shí)還把電容器C1上能量通過與電容器Co、電感器L2、二極管D6組成的供電回路傳送給輸出電容器Co；開關(guān)管V2截止時(shí)，該電路由降壓型工作模式變?yōu)樯龎盒凸ぷ髂Ｊ剑馆斎腚娏鬟B續(xù)向輸出電容Co供電。同時(shí)電感器L2中存儲(chǔ)的能量通過與二極管D6、D7、電容器Co組成的續(xù)流供電回路向輸出電容器Co供電。到此該電路完成了一個(gè)工作周期，實(shí)現(xiàn)了降壓轉(zhuǎn)換功能。

2.2.3 電路的優(yōu)點(diǎn)

該電路的優(yōu)點(diǎn)是使用一個(gè)主開關(guān)管實(shí)現(xiàn)了降壓輸出。且功率因數(shù)高，而主開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力約為市電電壓峰值的一半，且使得市電輸入電流連續(xù)，電磁干擾小，效率高、成本低。可廣泛應(yīng)用于空調(diào)、電磁爐、微波爐、通信電源、逆變焊機(jī)等中大功率電源設(shè)備中。該電路根據(jù)不同需要還可以派生出圖2-2、圖2-3、圖2-4三種電路，其工作過程不再敘述。如在圖a、b兩點(diǎn)加入D8，會(huì)提高電路效率。

3 結(jié)論

篇11

如果能有效提高系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，就能夠使發(fā)、供電和用電等部門均得到明顯的效益。提高自然功率因數(shù)是指不用任何補(bǔ)償設(shè)備，采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率來提高功率因數(shù)的方法。它不需增加投資，是最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。

1.電動(dòng)機(jī)

1.1 合理地選擇和使用電動(dòng)機(jī)

無功功率用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁占電力系統(tǒng)總無功功率的70%左右，合理選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是提高自然功率因數(shù)的重要措施之一。因此，應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)在75%以上的負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，盡量減少備用容量，否則不僅降低功率因數(shù)，增加電耗，而且也增加設(shè)備及供電系統(tǒng)的投資。

1.2 適當(dāng)降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓

由異步電動(dòng)機(jī)的無功功率與端電壓的關(guān)系曲線可知，對(duì)于輕載運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，可適當(dāng)降低運(yùn)行電壓，以提高自然功率因數(shù)和節(jié)約電力、電能。降低運(yùn)行電壓的方式有兩種：（1）對(duì)于有專變供電的電動(dòng)機(jī)，可改變變壓器的分接開關(guān)，或加裝專用自耦接觸式調(diào)壓器、旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)調(diào)壓器和補(bǔ)償式調(diào)壓器，以適當(dāng)降低電動(dòng)機(jī)供電電壓；（2）改變電動(dòng)機(jī)內(nèi)部接線。對(duì)于輕載電動(dòng)機(jī)可將三角形接線改為星形接線（適用于負(fù)荷率為40%及以下） 來降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓，提高自然功率因數(shù)及效率。

1.3 安裝空載自動(dòng)斷電裝置

對(duì)于存在周期性空載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，可安裝空載自動(dòng)斷電裝置，以控制電動(dòng)機(jī)的空載損失。因?yàn)榭蛰d時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的無功功率占額定負(fù)荷時(shí)所消耗的無功功率的60% ～70%，所以，此辦法可以使電動(dòng)機(jī)的自然功率因數(shù)顯著提高。

1.4 提高電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量

由于震動(dòng)或彎曲，以及軸承的磨損或偏心，使電動(dòng)機(jī)的氣隙不均或過大，以及磁阻增大，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的無功功率需求量增加。因此，應(yīng)定期檢修電動(dòng)機(jī)并提高檢修質(zhì)量。電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行費(fèi)用大于成本費(fèi)用的機(jī)械設(shè)備，必要時(shí)應(yīng)淘汰舊電動(dòng)機(jī)，更換為新電動(dòng)機(jī)。

2.變壓器

2.1 合理選擇與使用變壓器

合理選擇變壓器的容量，低損耗變壓器的最佳負(fù)荷率為50%。及時(shí)切除空載變壓器，減少變壓器的空載損失。對(duì)變壓器實(shí)行并聯(lián)運(yùn)行以及對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器根據(jù)其負(fù)荷變化的特點(diǎn)實(shí)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行電壓情況及時(shí)調(diào)整變壓器的分接開關(guān)，防止變壓器過激磁。

2.2 均衡變壓器負(fù)荷

對(duì)于多臺(tái)變壓器的用戶，均衡各變壓器負(fù)荷可以減少變壓器阻抗中的無功損耗，因而提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)。均衡變壓器的負(fù)荷還有降低變壓器有功損耗、改善電壓質(zhì)量等作用。與此相似，當(dāng)有多回低壓架空線平行架設(shè)時(shí)，將其改造為并聯(lián)運(yùn)行，亦可以減少有功損耗、無功損耗和電壓損耗，同時(shí)還可以改善電壓偏低時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。

2.3 停運(yùn)空載變壓器

變壓器空載時(shí)的無功損耗為，停運(yùn)空載變壓器可以減少無功損耗，提高自然功率因數(shù)。例如， 某S N ＝100kVA 的變壓器，I0 % ＝2.5，則停運(yùn)空載變壓器可節(jié)省2.5kvar 無功功率，同時(shí)還可以節(jié)省有功損耗。

3.采用電纜供電或減小架空線幾何均距

在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，采用電纜供電可提高自然功率因數(shù)。這是因?yàn)殡娎|線路的電抗為零，因而電纜供電沒有無功損耗。此外，電纜線路的電容電流較大，有一定的無功補(bǔ)償作用。減小架空線幾何均距可以減小線路電抗，從而減少線路的無功損耗，達(dá)到提高自然功率因數(shù)的目的。采用小截面多回路的供電方式，也可以減小線路電抗，從而減少線路無功損耗。

4.星角變換

利用星形―三角形變換提高自然功率因數(shù)對(duì)于三角形接法的輕載電動(dòng)機(jī)可以改為星形接法，實(shí)行降壓運(yùn)行，以達(dá)到提高自然功率因數(shù)和節(jié)約電力的目的。但是，這種改接方法必須滿足兩個(gè)條件：（1）電動(dòng)機(jī)必須具有在臨界負(fù)荷率以下穩(wěn)定運(yùn)行的工作狀態(tài)；（2）在大于臨界負(fù)荷率區(qū)，應(yīng)無星形接法穩(wěn)定運(yùn)行的工作狀態(tài)。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)長期處于臨界負(fù)荷率βL 以下工作狀態(tài)時(shí)， 直接將電動(dòng)機(jī)改為星形接法，其提高的功率因數(shù)和節(jié)電效果最為明顯。當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于輕載、重載兩檔運(yùn)行時(shí)，采用三角形一星形自動(dòng)切換裝置，可較好地提高功率因數(shù)而獲得節(jié)電效果。只有當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率β小于βL 時(shí)，實(shí)行三角形―星形改接才有實(shí)際意義。由于電機(jī)極數(shù)不同，臨界負(fù)荷率βL 就不同。

實(shí)踐證明，當(dāng)電動(dòng)機(jī)從空載至30%負(fù)荷變化時(shí)，由三角形變?yōu)樾切芜\(yùn)行，其效率和功率因數(shù)的提高都是十分顯著的。

5.調(diào)整負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)均衡用電

供電電網(wǎng)負(fù)荷的大幅度變化，將增加供電設(shè)備的容量和線損。因?yàn)樨?fù)荷曲線峰谷差大，則負(fù)荷曲線形狀系數(shù)K 值也大。根據(jù)計(jì)算電能損耗的等值功率法，在供電量相同的情況下，等效功率大，無功電能損耗也大。如果K＝1 時(shí)，無功線損為100%，則當(dāng)K＝1.05時(shí)，線損增加10%；當(dāng)K＝1.1時(shí)，線損增加21%；當(dāng)K＝1.2時(shí)，線損增加44%。因此，搞好調(diào)整負(fù)荷工作是降損節(jié)電的重要環(huán)節(jié)之一。在供用電管理工作中，應(yīng)當(dāng)重視負(fù)荷調(diào)整，實(shí)行高峰讓電、限電，有計(jì)劃地安排中午、后夜填谷負(fù)荷。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉成梁.《論供電系統(tǒng)中改善功率因數(shù)的必要性及方法》.安裝,2009

[2]王智勇.《改善電網(wǎng)功率因數(shù)的意義和方法》.煤,2010

[3]濮賢成,鐘誦平,程文.《實(shí)用降損技術(shù)講座（一）自然功率因數(shù)與自然功率因數(shù)的提高》.農(nóng)村電工,2004

篇12

1、現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析

1.1天官區(qū)變電站、九里山變電站現(xiàn)場實(shí)際情況如下：

1.1.1天官區(qū)變電站35kv變壓器一臺(tái)運(yùn)行、另一臺(tái)備用。加裝無功補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)0.85。九里山變電站35kv變壓器一臺(tái)運(yùn)行、另一臺(tái)備用。加裝無功補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)0.72.

1.2無功補(bǔ)償技術(shù)能夠借助于無功補(bǔ)償設(shè)備為用電系統(tǒng)設(shè)備提高一定的無功功率，以提高用電設(shè)備乃至整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善供電質(zhì)量，提高供電效率，減少電費(fèi)開支，降低生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。例：將1000kvA變壓器的功率因數(shù)從0.8提高到0.98時(shí)：

補(bǔ)償前：1000×0.8=800kw；補(bǔ)償后：1000×0.98=980kw。同樣一臺(tái)1000kvA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)180kw的負(fù)荷。天官區(qū)變電站、九里山變電站是集團(tuán)公司整個(gè)自供電網(wǎng)架通東西聯(lián)網(wǎng)的110kv樞紐變電站。天官區(qū)變電站、九里山變電站功率因數(shù)低，那么整個(gè)自供電網(wǎng)功率因數(shù)也低，嚴(yán)重影響礦井安全。鑒于此，對(duì)天官區(qū)、九里山變電站展開研究以提高自網(wǎng)功率因數(shù)。詳見圖1。

1.3九里山變電站分析 ： 演九二線路功率因數(shù)0.85，演馬升壓站側(cè)演九二線路功率因數(shù)0.91，但演東線功率因數(shù)0.98，故，九里山變電站需要加裝功率補(bǔ)償裝置。九里山變電站6kv母線側(cè)功率因數(shù)應(yīng)由0.68補(bǔ)償?shù)?.95，實(shí)際有功功率為3000kw。（演九Ⅰ線路不考慮補(bǔ)償原因是九九線路功率因數(shù)0.95；九羅線路不考慮補(bǔ)償。）因此，九里山變電站6kv母線側(cè)無功補(bǔ)償為Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山變電站加裝TSC+HVC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；補(bǔ)償前功率因數(shù)0.68，補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.97。詳見圖2

1.4天官區(qū)變電站分析：天官區(qū)變電站6kv母線功率因數(shù)由0.85補(bǔ)償至0.95，實(shí)際有功功率為2000kw。則：天官區(qū)變電站6kv側(cè)補(bǔ)償為：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官區(qū)變電站加裝DWZB-2000電壓型無功自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置；該裝置的原理是根據(jù)電容器無功功率輸出與電容量、頻率、電壓參量的關(guān)系，即Q=2πfcu通過調(diào)節(jié)電容器的端電壓來調(diào)節(jié)其無功功率輸出，滿足系統(tǒng)無功功率的需要。達(dá)到穩(wěn)定電壓提高功率因數(shù)。容量為1500kvar；加裝無功功率補(bǔ)償裝置后功率因數(shù)達(dá)到0.99。詳見圖3

2提高功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量，因此不但減少了投資費(fèi)用，而且降低了本身電能的損耗。

2.2減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量。

2.3在補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)可以動(dòng)態(tài)抑制系統(tǒng)諧波,改善電壓畸變率.

2.4可以提高電氣設(shè)備效率,增加變壓器帶載容量。舉例說明：天官區(qū)變電站：將5000KVA變壓器的功率因數(shù)從0.85提高到0.99時(shí)：補(bǔ)償前：5000×0.85=4250KW；補(bǔ)償后：5000×0.99=4950Kw。功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)7000KW的負(fù)載。九里山變電站將10000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.72提高到0.98時(shí)：補(bǔ)償前：10000×0.72=7200KW；補(bǔ)償后：10000×0.98=9800KW。功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)2600KW的負(fù)載。

2.5減少了用戶的電費(fèi)支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)的提高,減少了電費(fèi)的支出。

2.6改善電能質(zhì)量：電力系統(tǒng)向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無功功率變化而變化的。當(dāng)線路輸送一定數(shù)量的有功功率，若輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。當(dāng)用戶功率因數(shù)提高以后，它向電力系統(tǒng)吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質(zhì)量。

篇13

YOU Shihong

Jiangsu Zhangjiagang Power Supply Company,City 215600

Abstract: Base on the Policy of Tariff Regulation by Power Factor;This paper study the relationship between tariff and power factor. According to the policy, this paper takes the client whose power factor criteria is 0.9 on as the object of the research. The influence coefficient that power factor adjust tariff is concluded. The conclusion shows, if power factor between 0.95 and 1.0, the client would pay the least tariff.

Key words: client; power factor; affect; tariff

中圖分類號(hào)：F470.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引言

水利電力部、國家物價(jià)局《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》（[83]水電財(cái)字第215號(hào)）文件規(guī)定了功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值及其適用范圍，擬訂了電費(fèi)的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這一辦法，參與功率因數(shù)調(diào)整的客戶電費(fèi)包括功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)。客戶需要根據(jù)自身實(shí)際用電情況，在用電側(cè)加裝無功補(bǔ)償裝置。

由于功率因數(shù)大小對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行、客戶電費(fèi)存在影響，部分學(xué)者對(duì)影響情況進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[1]分析了功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)現(xiàn)狀及存在問題，分析了影響客戶功率因數(shù)的因素，提出了功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)的確定模型，研究了功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)獎(jiǎng)懲方式與力度。文獻(xiàn)[2]分析了現(xiàn)有功率因數(shù)考核中存在的一些問題，探討了分時(shí)段功率因數(shù)考核的新方法，通過案例分析得出功率因數(shù)分時(shí)段考核具有更好的實(shí)時(shí)性，能夠更公正地評(píng)價(jià)客戶的無功管理的結(jié)論。但這些研究并沒有分析功率因數(shù)與考核標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)客戶電費(fèi)的影響。

1 功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)影響的數(shù)學(xué)模型

為更好地研究功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)的影響，以考核標(biāo)準(zhǔn)值為0.9的客戶為例建立研究模型。假定計(jì)量點(diǎn)電壓為U，電流為I，功率因數(shù)為，使用時(shí)間為T，電費(fèi)單價(jià)為D，在時(shí)間T內(nèi)發(fā)生的電費(fèi)總額為W。根據(jù)功率因數(shù)考核辦法可得到如下計(jì)算式：

對(duì)上式進(jìn)行歸并，可簡化為：

（1）

2 功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)的影響分析

上式（1）為功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)的影響的數(shù)學(xué)模型。因電壓U、電費(fèi)單價(jià)D、使用時(shí)間T不變，對(duì)式（1）進(jìn)行如下分析：

2.1 假定電流I不變，根據(jù)代入法，可得出功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)W的影響系數(shù)K，如表1所示。從表1可知，在電流I不變的情況下，功率因數(shù)越大，應(yīng)交電費(fèi)W越多。

表1 電流I不變，功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)的影響系數(shù)表

以上分析基于電流I不變的基礎(chǔ)上，不符合實(shí)際用電情況。實(shí)際上，在用電設(shè)備一定的情況下，根據(jù)能量守恒定律，電流I的有功分量保持不變。因此，電費(fèi)W不會(huì)因功率因數(shù)的減小而導(dǎo)致電費(fèi)減少。

為便于進(jìn)一步分析電費(fèi)W與功率因數(shù)的關(guān)系，將電流I分解成有功分量和無功分量。向量圖如圖1所示。

圖1 電流I分解示意圖

2.1 假定有功電流不變，由于，代入后，式（1）可進(jìn)一步簡化為：

（2）

由上式（2）可知，在不變的情況下，功率因數(shù)時(shí)，電費(fèi)W保持不變。功率因數(shù)時(shí)，數(shù)值越小，應(yīng)交電費(fèi)W越大。

表2 有功電流不變，功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)的影響系數(shù)表

供電系統(tǒng)示意圖如圖2所示。計(jì)量點(diǎn)輸入的有功電流為，無功電流為，無功補(bǔ)償設(shè)備輸出的補(bǔ)償電流為，用電設(shè)備消耗的有功電流為，無功電流為。根據(jù)基爾霍夫電流定律，可得到如下公式：

（3）

從式（3）可知，用電設(shè)備的有功電流均通過計(jì)量點(diǎn)輸入。在用電設(shè)備無功電流一定的情況下，無功補(bǔ)償設(shè)備輸出的無功電流越大，通過計(jì)量點(diǎn)輸入的無功電流越小。由此可見，以有功電流不變?yōu)榛A(chǔ)的分析符合實(shí)際用電情況。

圖2 供電系統(tǒng)示意圖

圖3 電流不變，功率因數(shù)對(duì)電費(fèi)的影響系數(shù)變化趨勢圖

3結(jié)論

從以上分析可知，有功電流不變，計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)與電費(fèi)的關(guān)系為：

時(shí)，電費(fèi)W減少0.75%；

時(shí)，每提高0.01，電費(fèi)W減少0.15%；

時(shí)，每減小0.01，電費(fèi)增加0.5%；

時(shí)，每減小0.01，電費(fèi)增加1.0%；

時(shí)，每減小0.01，電費(fèi)增加2.0%。

從以上研究情況可知，大工業(yè)客戶應(yīng)加強(qiáng)無功補(bǔ)償設(shè)備管理，將計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)保持在0.95-1.0之間，使得電費(fèi)支出最少。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭琳霞,程瑜,張粒子,黃海濤. 功率因數(shù)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)研究, 2008年中國國際供電會(huì)議論文集[C]. 1-4.