提高功率因數的意義和方法是什麼
一。 提高功率因數的實際意義
1． 對於電力係統中的供電部分，提供電能的發電機是按要求的額定電壓和額定電流設計的，發電機長期運行中，電壓和電流都不能超過額定值，否則會縮短其使用壽命，甚至損壞發電機。由於發電機是通過額定電流與額定電壓之積定額的，這意味著當其接入負載為電阻時，理論上發電機得到完全的利用，因為P=U*I*cos?中的cos?=1；但是當負載為幹性或容性時，cos?<1,發電機就得不到充分利用。為了最大程度利用發電機的容量，就必須提高其功率因數。
2． 對於電力係統中的輸電部分，輸電線上的損耗：Pl=RI*I，負載吸收的平均功率：P.=V*I*cos? ，因為I=P./V/ cos?，所以Pl=R*P./V/cos?（V是負載端電壓的有效值）。
由以上式可以看出，在V和P都不變的情況下，提高功率因數cos?會降低輸電線上的功率損耗！
在實際中，提高功率因數意味著：
1) 提高用電質量，改善設備運行條件，可保證設備在正常條件下工作，這就有利於安全生產。
2) 可節約電能，降低生產成本，減少企業的電費開支。例如：當cos?=0.5時的損耗是cos?=1時的4倍。
3) 能提高企業用電設備的利用率，充分發揮企業的設備潛力。
4) 可減少線路的功率損失，提高電網輸電效率。
5) 因發電機的發電容量的限定，故提高cos?也就使發電機能多出有功功率。
在實際用電過程中，提高負載的功率因數是最有效地提高電力資源利用率的方式。
在現今可用資源接近匱乏的情況下，除了盡快開發新能源外，更好利用現有資源是我們解決燃眉之急的唯一辦法。而對於目前人類所大量使用和無比依賴的電能使用，功率因數將是重中之重。
二．提高功率因數的幾種方法
可分為提高自然功率因數和采用人工補嚐兩種方法：
提高自然因數的方法：
1). 恰當選擇電動機容量，減少電動機無功消耗，防止“大馬拉小車”。
2). 對平均負荷小於其額定容量40%左右的輕載電動機，可將線圈改為三角形接法（或自動轉換）。
3). 避免電機或設備空載運行。
4). 合理配置變壓器，恰當地選擇其容量。
5). 調整生產班次，均衡用電負荷，提高用電負荷率。
6). 改善配電線路布局，避免曲折迂回等。
人工補償法：
實際中可使用電路電容器或調相機，一般多采用電力電容器補嚐無功，即：在感性負載上並聯電容器。一下為理論解釋：
在感性負載上並聯電容器的方法可用電容器的無功功率來補償感性負載的無功功率，從而減少甚至消除感性負載於電源之間原有的能量交換。
在交流電路中，純電阻電路，負載中的電流與電壓同相位，純電感負載中的電流滯後於電壓90?，而純電容的電流則超前於電壓90?，電容中的電流與電感中的電流相差180?，能相互抵消。
電力係統中的負載大部分是感性的，因此總電流將滯後電壓一個角度，如圖1所示，將並聯電容器與負載並聯，則電容器的電流將抵消一部分電感電流，從而使總電流減小，功率因數將提高。
並聯電容器的補償方法又可分為：
1． 個別補償。即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組，與用電設備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近。
適合用於低壓網絡，優點是補嚐效果好，缺點是電容器利用率低。
2． 分組補償。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除，也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。
優點是電容器利用率較高且補嚐效果也較理想（比較折中）。
3． 集中補償。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線 上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上，電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。
優點:是電容器利用率高，能減少電網和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。缺點:不能減少用戶內部配電網絡的無功負荷。
實際中上述方法可同時使用。對較大容量機組進行就地無功補嚐。
提高功率因數的方法
2.1 提高自然功率因數的方法
提高自然功率因數,就是不添置任何補償裝置,采取措施來減少供電係統中無功功率的需要量。它不需增加投資,是最經濟的提高功率因數的方法。在不進行任何人工補償之前,首先從提高自然功率因數著手,能收到既節電又減少開支的效果。
2.1.1 正確選用異步電動機的型號與容量
我們公司的主要用電設備有電焊機、空壓機、角磨機、探傷設備、數控機床、間歇式機械吊車等。而這些設備主要是異步電動機,屬於感性設備,平均功率因數都比較低。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並盡可能提高負載率。因此,我們在選擇異步電動機時,既注意它們的機械性能,又同時考慮它們的電器指標,合理選擇其型號、規格和容量,使其處於經濟運行狀態。其次,我們也盡量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。
2.1.2 根據負荷選用相匹配的變壓器
電力變壓器一次側功率因數不但與負荷的功率因數有關,而且與負荷率有關。若變壓器滿載運行一次側功率因數僅比二次側降低約3~5%;若變壓器輕載運行,當負荷小於0.6時,一次側功率因數就顯著下降,下降達11%~18%,所以變壓器的負荷率在60%~70%運行最為經濟。根據我們公司的負荷情況,我們使用兩台1000KVA的幹式變壓器及一台1000KVA的箱式變壓器和一台800KVA的箱式變壓器,總容量為3800KVA的變壓器向生產廠區及辦公大樓供電。負荷率基本保持在70%左右。
2.1.3 合理安排和調整工藝流程
在合理安排和調整工藝流程,改善電機設備的運行狀態方麵,我們也盡量限製電焊機和機床的空載運行。有的設備還采用了空載自動延時斷電裝置流程。
2.2 提高功率因數的補償方法
當采用提高用電設備自然功率因數的方法。還達不到《電力設計技術規範》所要求的數值時,則需采用專門的補償設備來提高功率因數。
應用人工補償無功功率的方法通常有應用移相電容器(即靜電電容器)、采用同步電動機和采用同步調相機三種方法。
對於采用並聯電容器進行無功補償,按其在供電係統中安裝的位置來分,可分為集中補償、分組補償和就地補償三種。
(1)集中補償:即在高、(//www.gdzxks.com/ob体育竞彩
)低壓配電所內設置若幹組電容器組,電容器接在配電母線上,補償該配電所供電範圍內的無功功率,並使總功率因數達到所規定的值以上。如果電容器組容量較大,可采用電容器櫃,如果企業配電容量大,需大量采用電容器進行無功補償,則另外建造電容器室。
(2)分組補償:有的企業小功率異步電動機較少,不可能都裝無功就地補償器。這時,用分組補償比較合適,即在車間或對多台小功率異步電動機裝設無功補償器。
(3)就地補償:即把無功補償器直接接在異步電動機旁或進線端子上。這種補償方法相當於把無功電源直接搬移到異步電動機旁,使異步電動機所需要的大部分無功功率由無功就地補償器供給,無功功率僅在異步電動機和並聯電容器之間流動。從而消除了無功電流在高、低壓線路上的流動,減少線路負荷和損耗。 功率因數的人工補償裝置又可分為同步補償和靜止補償兩大類:
同步補償機:是處於無載運行狀態的同步電動機,可以將它看成專門的無功功率發電機。其作用有兩個,一是提高電網的功率因數,二是調節輸電線路的電壓。其特點有:
(1)補償工作在過激狀態時,其激磁電流較大,因而補償機本身的損耗也較大。
(2)不直接拖動任何機械負荷,它的起動較同步電機容易多。
(3)與其它補償裝置(如並聯電容器)比較,造價高,並因有旋轉部分,維修較複雜。
靜止補償器:是一種利用電容器和各種類型的電抗器,進行無功靜止補償的裝置,它可向電網提供可變動的容性和感性無功功率。靜止無功補償裝置（簡稱SVC）是指凡是能夠以無機械傳動部件而達到提供無功出力的裝置。它是由靜電電容器和晶閘管等部件組合而成的。
由於我公司實際生產工藝中沒有使用同步電機,所以我們采用並聯移相電容器進行就近補償和低壓成組補償兩種方式。
首先,我們將異相電容器分散地裝設在車間或用電設備附近。這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,因此它的補償範圍最大,效果也較好。但是這種補償方式總的設備投資較大,所以並未廣泛的采用到每一台設備上。
然後我們將車間每一跨的低壓母線上都裝設了電容器組,既補償了無功,也起到了隔離和衰減諧波的作用。
最後我們在變壓器的出線低壓母線上也裝設了電容器組,使得補償範圍進一步擴大。
在選擇補償設備,充分考慮安全性的同時,我們跟據實際情況選擇了JKG係列無功功率自動補償控製器,這種控製器能隨意設定投入門限、投入延時、切除延時、過壓門限、過壓延時、欠流切除等參數,能自動跟蹤功率因數變化合理選擇電容器組,還能在功率因數超前是快速切除已投電容.電容器我們選用了BSMJO.45-30-3型自愈式並聯電容器.該電容器的額度工作電壓450V,容量30Kvar,三相三角形接法,具有自放電功能,最高過電壓110%額度電壓,最高過電流130%額定電流.
通過這種組合的補償方式,向電網提供可階梯調節的容性無功,補償多餘的感性無功,使我公司實際功率因數提高到0.95左右,補償效果明顯.以線損為例,我公司年用電量約為450萬千瓦時,補償前線損率約為5%,補償後功率因數從0.87提高到0.95,則每年可減低線損約為5萬千瓦時,按每度電1元計算,可節約電費開支5萬元,加上電力係統功率因數獎3萬元,每年共計節約電費開支8萬元.
