淺談提高水泥企業(yè)電力系統(tǒng)功率因數(shù)的方法

張明君

（淮北礦業(yè)相山水泥有限責(zé)任公司，安徽 淮北 235000）

淺談提高水泥企業(yè)電力系統(tǒng)功率因數(shù)的方法

張明君

（淮北礦業(yè)相山水泥有限責(zé)任公司，安徽 淮北 235000）

在水泥企業(yè)供電系統(tǒng)中，衡量其電能利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的重要指標(biāo)便是功率因數(shù)。電力系統(tǒng)工作過程中，用戶功率因數(shù)的高低與電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗密切相關(guān)，且會導(dǎo)致供電線路的電壓損失和一定范圍內(nèi)的電壓波動，這對于企業(yè)節(jié)約電能和保證整個供電區(qū)域內(nèi)的供電質(zhì)量都會產(chǎn)生不利影響。本文從功率因數(shù)低對電路的影響入手，介紹并討論了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的幾個重要因素，并針對不同的問題提出了相應(yīng)的解決措施，指出了提高水泥企業(yè)電力系統(tǒng)功率因數(shù)的價值和意義。

水泥企業(yè) 電力系統(tǒng) 功率因數(shù) 無功補(bǔ)償 提高方法

引言：功率因數(shù)是輸電過程中視在功率供給有功功率消耗所占百分比，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使水泥企業(yè)對電力的需求不斷提高，隨之而來的是諸如能源的巨大消耗和資源利用率低下的問題。這些問題無疑會使企業(yè)蒙受巨大的損失，因此，能源的合理配置是極需解決的問題。功率因數(shù)直接反映了企業(yè)電力系統(tǒng)中有功功率與無功功率的分配情況，在電力系統(tǒng)的運行中，功率因數(shù)的提高可以提高能源的利用率。因此必須做好無功功率的補(bǔ)償，才能改善提高用戶功率因數(shù)，有效地降低電能損失，保障企業(yè)效益。

一、影響功率因數(shù)的主要因素

對水泥行業(yè)的設(shè)備無功損耗的特點進(jìn)行綜合分析，可以將影響功率因數(shù)的主要因素分為以下幾點：

(1) 大量的電感性設(shè)備消耗較多的無功功率。在水泥企業(yè)中，異步電動機(jī)等設(shè)備是無功功率的主要消耗者，且在異步電動機(jī)空載時所消耗的無功又占到電動機(jī)總無功消耗的60%～70%，這對電力供應(yīng)的質(zhì)量和效率都有很大的影響，只有提高其負(fù)載率，防治電動機(jī)空載運行，才能更好地改善異步電動機(jī)的功率因數(shù)。

(2) 變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的 10%～15%，但其空載時的無功功率較高，這就浪費了大量的電能，因此要提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，在變壓器的運行方面，不應(yīng)空載運行或使其長期處于較低負(fù)載狀態(tài)。

(3) 供電電壓的波動超出規(guī)定范圍?？紤]到磁路飽和對供電系統(tǒng)的影響，當(dāng)供電電壓超出額定值 10%以上時，會導(dǎo)致無功功率較快增長；同時，若供電電壓低于額定值，則會使無功功率減少，相應(yīng)的功率因數(shù)提高，但考慮到企業(yè)供電系統(tǒng)正常運行對供電電壓穩(wěn)定性的要求，應(yīng)當(dāng)以保持電力系統(tǒng)供電電壓穩(wěn)定為主要措施。

二、功率因數(shù)低對電路的影響

2.1不能實現(xiàn)對電源設(shè)備容量的充分利用

在電力系統(tǒng)中，提供電能的發(fā)電機(jī)的設(shè)計需要按要求的額定電壓和額定電流進(jìn)行設(shè)計。在正常工作狀態(tài)下，電源功率因數(shù)與負(fù)載密切聯(lián)系，即較低的功率因數(shù)，導(dǎo)致電源輸出的有用功率越小，這就導(dǎo)致電源的部分能量會以無功功率形式在電源和負(fù)載之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就導(dǎo)致電源向負(fù)載輸出的功率減少，電源設(shè)備的容量利用率降低。

2.2在供電線路及設(shè)備上的損耗增加

若電源的供電電壓和輸出功率一定， 則功率因數(shù)越低，線路損耗越大，即供電線路上的電流與用戶所帶負(fù)載的功率因數(shù)成反比，導(dǎo)致在線路上的電壓降就越大。由此可見，負(fù)載功率因數(shù)的提高，不僅是對企業(yè)本身經(jīng)濟(jì)效益的保證，還是對能源的節(jié)約，但是，負(fù)載的提高不能對電力系統(tǒng)原有的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響，而可以通過減小無功功率來減少線路損失、改善電壓質(zhì)量、充分發(fā)揮企業(yè)供電設(shè)備的生產(chǎn)能力和工作效率，同時為企業(yè)節(jié)約電能。

此外，在設(shè)備處于較低負(fù)載或空載狀態(tài)下運行時，便會導(dǎo)致大量的無功損耗，致使整個系統(tǒng)的電能損耗增加。無功補(bǔ)償，就是以局部為主，考慮到整個系統(tǒng)的情況，借助無功補(bǔ)償設(shè)備提供設(shè)備所必要的無功功率，來提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低設(shè)備的能耗，改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量。

三、提高功率因數(shù)的方法

3.1 無功功率補(bǔ)償

無功補(bǔ)償?shù)闹攸c是對補(bǔ)償方式的選擇和補(bǔ)償容量的確定。首先是對補(bǔ)償方式的認(rèn)識， 在水泥企業(yè)一般有高壓集中補(bǔ)償、高壓就地補(bǔ)償和低壓成組補(bǔ)償三種方式。

高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kv高壓母線上的補(bǔ)償方式。當(dāng)用戶本身產(chǎn)生高壓負(fù)荷時，會使電力系統(tǒng)的無功消耗相應(yīng)地減少，并且補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費的增加。這種方法運行維護(hù)方便，投資少，利用率高，在大中水泥企業(yè)中廣泛應(yīng)用。靜止式進(jìn)相器是專為大中型繞線式異步電機(jī)節(jié)能降耗設(shè)計的無功功率就地補(bǔ)償裝置。通過改變轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電壓的相位關(guān)系，改變電機(jī)定子電流與電壓的相位關(guān)系，達(dá)到提高電機(jī)自身的功率因數(shù)和效率，降低電機(jī)定子電流和電機(jī)自身損耗的目的。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)償方式補(bǔ)償范圍較大，能夠補(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，且在實用中經(jīng)濟(jì)性較好，運行維護(hù)方便。

在完成補(bǔ)償方式的選擇后，需要確定補(bǔ)償容量，一般根據(jù)單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量計算方法進(jìn)行容量計算，對于多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇則需要根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)來確定。另外，補(bǔ)償電容器的優(yōu)勢在于安裝簡單、運行穩(wěn)定可靠、利用率較高。但在電氣設(shè)備不連續(xù)運轉(zhuǎn)或較低負(fù)荷下運行時，要注意過分補(bǔ)償影響電壓質(zhì)量?？傊?，對于低壓來說最好采用電容器組自動控制補(bǔ)償，即根據(jù)負(fù)荷大小自動判斷投入無功補(bǔ)償容量的多少。

3.2 提高自然功率因數(shù)措施

在不設(shè)置任何補(bǔ)償設(shè)備的情況下，可以通過采取措施來減少供電系統(tǒng)中無功功率來提高功率因數(shù)，一般性的措施有以下幾點：

①調(diào)整工藝，改善設(shè)備的工作狀況，使電能得到最好的利用

②合理使用異步電動機(jī)。包括以小電動機(jī)代替負(fù)荷不足的大電動機(jī)、負(fù)荷不足的電動機(jī)可用降低外加電壓的辦法提高功率因數(shù)、限制電動機(jī)的空載運行、提高電動機(jī)的檢修質(zhì)量等方法來減少無功功率損耗，提高功率因數(shù)。

③合理使用變壓器。對變壓器進(jìn)行合理的更換或調(diào)整，負(fù)荷較小時切除部分變壓器，減少無功功率的需要量，提高自然功率因數(shù)；兩臺變壓器并列運行時，若負(fù)荷小于臨界功率，應(yīng)單臺變壓器獨立運行，當(dāng)負(fù)荷大于臨界功率時，應(yīng)兩臺變壓器并列運行。

④采用同步電動機(jī)提高自然功率因數(shù)。

結(jié)語：通過無功功率補(bǔ)償提高功率因數(shù)是工業(yè)企業(yè)電力系統(tǒng)運行過程中一項非常重要的技術(shù)措施，提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益是明顯的，可以有效降低系統(tǒng)能耗、節(jié)省電費開支、提高設(shè)備利用率，使系統(tǒng)不致于過載運行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力，保證企業(yè)運行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

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[2]徐新；工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高[J].國際電氣變壓器,2006(08).

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[4]邢立波；淺談電網(wǎng)的無功補(bǔ)償技術(shù)[J].科技信息, 2007(12).

TQ172

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1007-6344（2015）02-0006-01

張明君（1989-）男，漢，安徽淮北人，淮北礦業(yè)相山水泥有限責(zé)任公司，助理工程師，本科學(xué)歷，機(jī)電設(shè)備管理方向。