1、功率因數的提高及其效果在供電過程中， 用戶功率因數的高低， 直接關系到電力網中的功 率損耗和電能損耗， 關系到供電線路的電壓損失和電壓波動， 而且關 系到節約電能和整個供電區域的供電質量。 對廣大廠礦企業來說， 功 率因數的高低是關系到電能質量和電網安全、 經濟運行的一個重要問 題，應予以充分重視。 本文集中討論了影響電力系統功率因數的幾個 重要因素，提出了相應的解決措施，并結合我礦的實際情況， 對利用 并聯移相電容提高電網的功率因數進行了探討。在電力網的運行中， 我們所希望的是功率因數越大越好， 如能做 到這一點， 則電路中的視在功率將大部分用來供給有功功率， 以減少 無功功率的消耗。用戶功

2、率因數的高低，對于電力系統發、供、用電 設備的充分利用，有著顯著的影響。適當提高用戶的功率因數，不但可以充分地發揮發、供電設備的生產能力，減少線路損失，改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率。 若能有效地搞好補償， 不但可以減輕上一級電網補償的壓力， 改善提高用戶功率因數，而且能夠有效地降低電能損失， 減少用戶電費。 其社會效益及經濟效益都會是非常顯著的。一、影響功率因數的主要因素 首先我們來了解功率因數產生的主要原因。功率因數的產生主要 是因為交流用電設備在其工作過程中， 除消耗有功功率外， 還需要無 功功率。因此提高功率因數問題的實質就是減少用電設備的無功功率 需要量。影響功率因

3、素主要是下面幾個方面。（一）異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備我礦絕大部分動力負荷都是異步電動機, 異步電動機轉子與定子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素 ,而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功 率增加值兩部分所組成。 所以要改善異步電動機的功率因數就要防止 電動機的空載運行并盡可能提高負載率。 因此，在選擇異步電動機時， 既要注意它們的機械性能， 又要考慮它們的電氣指標， 合理選擇異步 電動機的型號、規格和容量，使其處于經濟運行狀態，若電動機長期 處于低負載下運行， 既增大功率損耗，又使功率因數和效率都顯著惡 化。 故而從節約電能和提高

4、功率因數的觀點出發，必須正確的合理的 選擇電動機的容量。 其次， 要提高異步電動機的檢修質量，因為異步 電動機定子繞組匝數變動和電動機定、 轉子間的氣隙變動時對異步電 動機無功功率的大小有很大的影響。 所以要改善異步電動機的功率因 數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。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來完成的， 是由無功功率建立和維持磁場進行能量轉換的。 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就必須降低變壓器的 無功損耗，避免變壓器空載運行或長期處于低負載運行狀態。 因而， 為了改

5、善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態。（二）供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響當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， 據有關資料統計， 當供電電壓為額定值的 110% 時， 一般工廠的無功將增加 35% 左右。當供電電壓低于額定值時， 無功功 率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。 但供電電壓降低會影響 電氣設備的正常工作。 所以， 應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。我們知道了影響電力系統功率因數的一些主要因素，尋求一些行之有效的、 能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方 法，使低壓網

6、能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。二、低壓網無功補償的一般方法 低壓無功補償我們通常采用的方法主要有兩種： 就地補償、 集中 補償。下面簡單介紹這兩種種補償方式的適用范圍及使用該種補償方 式的優缺點。（ 一 ） 、就地補償 就地補償就是將低壓電容器組與電動機并接， 通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償磁無功為主，此種方式可較好地限制無功峰荷。隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出， 而且不需頻繁調整補償容量。 具有投資少、 占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等特點。（二） 、 集中補償

7、集中補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電 容器組補償在配電變壓器二次側。 適用于 100kVA 以上的專用配變用 戶，可以和就地補償方式綜合使用，補償效果更好。集中補償的優點是：運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩 種補償方式壽命相對延長、 運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、 首期投資相對較大。三、采取適當措施，設法提高系統自然功率因數提高自然功率因數是在不添置任何補償設備， 采用降低各用電設備所需的無功功率來提高工礦企業功率因數的方法， 它不需要增加投 資，是最經濟的提高功率因數的方法。 高自然功率因數主要是靠提高 變壓器、電動機負載率、調整負荷結構，使功率因數達到最佳

8、。下面將對提高自然功率因數的措施作一些簡要的介紹。（一）、合理使用電動機 合理選用電動機的型號、規格和容量，使其接近滿載運行。在選 擇電動機時，既要注意它們的機械性能，又要考慮它們的電氣指標。若電動機長期處于低負載下運行，既增大功率損耗， 又使功率因數和效率都顯著惡化。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確地合理地選擇電動機的容量。（二）、提高異步電動機的檢修質量實驗表明，異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動時對異步電動機無功功率的大小有很大的影響。（三）、采用同步電動機或異步電動機同步運行提高功率因數由電機原理知道，同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所 帶機械負

9、荷的大小，而無功取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠激狀 態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過激狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，只要調節電機的勵磁電流，使其處于過激狀態，就可以使同步電機向電網“送出”無功功率，減少電網輸送給工 礦企業的無功功率， 從而提高了工礦企業的功率因數。異步電動機同 步運行就是將異步電動機 三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電 流，使其呈同步電動機運行，這就是“異步電動機同步化”。因而只 要調節電機的直流勵磁電流，使其呈過激狀態，即能向電網輸出無功，從而達到提高低壓網功率因數的 目的。（四）、理選擇配變容量，改善配變的運行方式 對負載率比較低的配變,般采取“撤、

10、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。并聯移相電容器是進行功率因數補償的重要設備， 現就移相電容器在我礦的使用情況及效果簡單介紹。一、補償方式的選擇： 根據移相電容器在工廠供電系統中的裝設位置，有高壓集中補 償、低壓成組補償和低壓分散補償三種方式。高壓集中補償是將高壓移相電容器集中裝設在變配電所的 10KV 母線上，這種補償方式只能補償10KV 母線前（電源方向）所有線路上的無功功率， 而此母線后的廠內線路沒有得到無功補償， 所以這種 補償方式的經濟效果較后兩種補償方式差。低壓分散補償， 又稱就地補償， 是將移相電容器分散地裝設在各個車間或用電設備的附近。 這

11、種補償方式能夠補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，因此它的補償范圍最大， 效果也較好。 但是這種補償方式總的設備投資較大， 且電容器在用電 設備停止工作時，它也一并被切除，所以利用率不高。低壓成組補償是將移相電容器裝設在車間變電所的低壓母線上， 這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前的車間變電所主變壓器 和廠內高壓配電線及前面電力系統的無功功率， 其補償范圍較大。 由 于這種補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，比較經濟，而且它安裝在變電所低壓配電室內，運行維護方便。 同時由于我礦存在諧波源， 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

12、低壓移相電容器的安全穩定運 行。綜合以上三種補償方式的優缺點， 根據我礦的實際情況， 我們選 擇了三種方式綜合使用。 高壓集中補償采用高壓電容柜GR 1 0.5 ， 并聯電容器BMF2 10.5 50- 1W,手動投切。低壓成組補償采用JKD系列低壓晶閘管投切電容器自動無功補償裝置， 其可根據配電系統內 負荷的無功功率和電網電壓， 控制晶閘管投切電容器組。 該裝置利用 無觸點晶閘管開關，內設零觸發模塊，可實現零電壓投入，零電流切 除，具有投切無沖擊，無暫態過電壓，響應迅速等優點。低壓分散補 償，我礦對較大異步電動機根據電機選用適當容量電容器， 就地補償。 三種方式綜合補償， 使我礦的整體補償效

13、果十分理想， 功率因數達到 0.98 以上。二）、補償容量的確定對于車間變（配）電所，安裝的容性無功量應等于裝置所在母線 上的負載按提高功率因數所需補償的容性無功量與變壓器所需補償 的容性無功量之和。1 、 負 載所需補償的裝置容量 Kvar （千乏）按下式考慮QC1=P （tg ? 1-tg ? 2）Qc1 負荷所需補償的容性無功量 （ Kvar ）P 母 線上的平均有功負荷功率? 1 補償前的功率因數角? 2補償后的功率因數角2 、 變 壓器所需補償的裝置容量 Kvar （千乏）按下式考慮：QC2= （UK%/100+IO%/100 ） SeQc2 變壓器所需補償的容性無功量 （ Kvar

14、 ）Uk % 變壓器阻抗電壓的百分數10 %變壓器空載電流的百分數S 變壓器額定容量（ KVA ）（三）、低壓成組補償設備的選擇：選擇補償設備， 應在充分考慮安全性的同時， 根據各單位實際情況，從實用性、可靠性入手，將費效比最大化。1 、投切方式的選擇：電容投切有兩種方式： 人工投切和自動投切。 我礦高壓采用人工 投切，低壓采用自動投切方式。 電容器的自動投切， 我們采用了 JKD 系列無功功率自動補償控制器， 這種控制器能隨意設定投入門限、 投 入延時、 欠壓門限、過壓門限、切除門限值，都可在線設定。能自動 跟蹤功率因數變化合理選擇電容組數， 還能在功率因數超前時快速切 除已投電容。在我礦的

15、應用中，這種控制方式能滿足我礦的實際要求。2、移相電容器的選擇我礦就地補償選用的電容器為 BCMJ0.4 3 型自愈式移相電容器。該電容器的額定工作電壓400V ，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。高 壓電容器為 BMF2 10.550 1W,額定工作電壓10.5KV , 50kvar。JKD無功自動補償柜采 用單相電容。電容容量的確定要考慮到開關、 接觸器的容量， 補償梯度大小對 電氣設備的影響及維修成本。 額定電壓的確定要考慮到變壓器低壓母線電壓的波 動和補償后母線電壓升高的因素， 并聯補償移相電容器的 額定電壓應大于并 聯補償移相電容器的實際工作電壓。補償效果：通過對全廠供配電系統安裝并聯移相電容器組， 向電網提供可階 梯調節的容性無功， 補償多余的感性無功， 使我礦實際功率因數提高 到 0.98