淺談工業(yè)企業(yè)功率因數(shù)及無功補(bǔ)償

劉廣軍

摘要：本文闡述了功率因數(shù)的概念、提高功率因數(shù)的意義及方法，并結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況介紹了無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)施情況和效果。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù)、無功補(bǔ)償

1、功率、功率因數(shù)

在電網(wǎng)中，功率分為有功功率、無功功率和視在功率。交流電網(wǎng)中，由于有阻抗和電抗（感抗和容抗）的同時存在，所以電源輸送到電器的電功率并不完全做功。凡實(shí)際為電器（電阻性質(zhì)）所吸收的電功率叫有功功率，常用單位為kW（千瓦），而電感和電容所儲的電能仍能回輸?shù)诫娋W(wǎng)，這部分功率在電源與電抗之間進(jìn)行交換，交換而不消耗，稱為無功功率，常用單位為kVar（千乏）。

電壓和電流的乘積稱為視在功率，用字母S表示，常用單位為kVA（千伏安）。

有功功率與視在功率的比值就是功率因數(shù)，用COS表示。

COS=P/S

在一定的有功功率下，當(dāng)用戶的COS比較小，視在功率比較大，為了滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量需要大，這樣，增加了供電投資、降低設(shè)備利用率，也增加線路網(wǎng)損。負(fù)載的功率因數(shù)過低，供電設(shè)備的容量不能充分利用，在一定的電壓下向負(fù)載輸送一定的有功功率時，通過輸電線路的電流增大，導(dǎo)線電阻的能量損耗和導(dǎo)線阻抗會造成電壓降。所以，功率因數(shù)是電力系統(tǒng)中的一個重要指標(biāo)。

在工業(yè)企業(yè)中，由于存在大量的電動機(jī)和變壓器，電動機(jī)和變壓器運(yùn)行時需要建立磁場，造成電流滯后電壓，功率因數(shù)較低，因此需要對其進(jìn)行就近和就地補(bǔ)償。

2、提高功率因數(shù)的意義

2.1提高功率因數(shù)有利于充分利用供電設(shè)備的容量，使同樣的供電設(shè)備為更多的用電器供電。

每個供電設(shè)備都有額定的容量，即視在功率S，有功功率越大，電路中的有功功率P就越大，提高功率因數(shù)，可使同等容量的供電設(shè)備向用戶提供更多的功率，提高供電設(shè)備的能量的利用率。

2.2提高功率因數(shù)有利于減少供電線路上的電壓降和能量損耗

在交流電路中，故用電器的功率因數(shù)越高，則電路中的電流就越小，輸電線和設(shè)備的電壓降和功率損耗就越小。故提高功率因數(shù)，能減少供電線路上的能量損耗，改善電壓質(zhì)量。

2.3提高功率因數(shù)有利于降低企業(yè)電費(fèi)

目前我國實(shí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法，根據(jù)供電容量為工業(yè)企業(yè)規(guī)定功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)值（例如160千伏安以上的高壓供電工業(yè)用戶功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)值為0.9），企業(yè)實(shí)際功率因數(shù)高于考核指標(biāo)，按每提高1%給予0.15%的電費(fèi)減免，企業(yè)實(shí)際功率因數(shù)低于考核指標(biāo)，則按每降低1%給予0.5%的電費(fèi)處罰，因此提高功率因數(shù)有利于降低企業(yè)電費(fèi)。

3、提高功率因數(shù)的方法

提高功率因數(shù)的方法可分為提高自然功率因數(shù)和采用人工補(bǔ)嘗兩種方法。

3.1提高自然功率因數(shù)的方法

3.1.1恰當(dāng)選擇電動機(jī)容量，減少電動機(jī)無功消耗，防止“大馬拉小車”。

3.1.2對平均負(fù)荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機(jī)，可將線圈改為三角形接法（或自動轉(zhuǎn)換）。

3.1.3避免電機(jī)或設(shè)備空載運(yùn)行。

3.1.4合理配置變壓器，恰當(dāng)?shù)剡x擇其容量。

3.1.5調(diào)整生產(chǎn)班次，均衡用電負(fù)荷，提高用電負(fù)荷率。

3.1.6改善配電線路布局，避免曲折迂回等。

3.2人工補(bǔ)償法

使用電路電容器或調(diào)相機(jī)，一般多采用電力電容器進(jìn)行無功補(bǔ)嘗，即通過在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器的方法來補(bǔ)償感性負(fù)載的無功功率，提高功率因數(shù)。

無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償以及低壓個別補(bǔ)償。

3.2.1高壓集中補(bǔ)償

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高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；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(fèi)的增加。同時便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。

3.2.2低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。

3.2.3低壓分散補(bǔ)償

低壓個別補(bǔ)償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個別大容量且連續(xù)運(yùn)行（如大中型異步電動機(jī)）的無功消耗，以補(bǔ)勵磁無功為主。低壓個別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。

4、應(yīng)用實(shí)例

某公司有三個主變電所，通過采取高壓集中無功補(bǔ)償方式，功率因數(shù)得到了明顯的提高，取得了良好的效果。具體實(shí)施情況和效果如下表：

通過表中數(shù)據(jù)可見，通過實(shí)施無功補(bǔ)償，公司電費(fèi)支出和變線損均明顯降低，改造投資回收期最長的為7個月，經(jīng)濟(jì)效果顯著。另外，采取高壓集中無功補(bǔ)償后，供電質(zhì)量（諧波和電壓等）均得到不同程度的改善。

5、結(jié)束語

對電網(wǎng)來說提高功率因數(shù)能夠降低供電投資，提高設(shè)備利用率，降低線路網(wǎng)損，提高供電質(zhì)量，對企業(yè)來說提高功率因數(shù)有利于充分利用供電設(shè)備的容量，減少設(shè)備投資，降低變線損，減少電費(fèi)支出。