提高功率因数的必要性及其方法

提高功率因数的必要性及其方法　黄伟林　（长江工程职业技术学院）　摘要：根据功率因数的特性，论文描述了电力系统在低功率因数　功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增　状态下的不利表现，如线路的铜损较大，发电设备的容量不能充分利　数可以降低生产成本、改善设备的利用率，减少线路的压降和提高电　消耗无功功率的主要成份是它的空载无功功率，它和负载　力网的传输能力、增加经济效益等特点。研究和分析得出了提高自然　功率因数的方法和提高功率因数的人工补偿方法等。用户功率因数　率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因　的高低，直接关系到整个电力网电能损耗和电压的稳定性，从而制约　数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。　着供电区域的供电质量，提高功率因数势在必行。　加值两部分所组成的。所以要改善异步电动机的功率因数　用，增加了线路、发电机绕组的功率损耗和加大投资等。提高功率因　就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器　１．２供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很　大的影响　关键词：功率因数提高必要性　方法　功率因数定义为电力电网中负载的有功功率Ｐ占视　当供电电压高于额定值的．１Ｏ％时，由于磁路饱和的　在功率Ｓ的百分比数。随着经济的日益发展，电力需求不　影响，无功功率增长得很快，据有关资料统计，当供电电压　断提高，伴随而来的突出问题是能源无效的巨大消耗，资　为额定值的１１０％时，一般工厂的无功功率将增加３５％　源利用率低下。电力系统是一个庞大的系统，其电能损耗　左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而　的数值相当可观，能源的合理配置是极需解决的问题。功　使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气　率因数是决定发、供电系统经济效益的一个极为重要的因　设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电　素，它直接反映了系统中有功功率与无功功率的分配。在　电压尽可能保持稳定。　电力网的运行中，我们总是希望功率因数越大越好，从而　１．３电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁　提高能源的利用率。因此，对于整个电网来说，有效地搞好　化无功功率造成一定的影响　无功功率的补偿，可以改善提高用户功率因数，有效地降　我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，　低电能损失，减少用户电费。　因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率　１影响功率因数的主要因素　因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地　功率因数的产生，主要体现在下面几个功率之间的关　平衡，达到降损节能的效果。　系中。电力网络除了有负载的有功功率Ｐ，还耍负担负荷　２提高功率因数的方法　的无功功率Ｑ，有功功率Ｐ、无功功率Ｑ和视在功率Ｓ，这　提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中　些功率之间存在下述关系：　各个部分所需的无功功率，特别是减少负荷取用的无功功　ｓ：　而Ｐ与Ｓ之比即：　（１）　率，使电力系统在输送一定的有功功率时，可降低其中通　过的无功电流。提高功率因数，最常用的方法就是与电感　入＝ｃｏｓ￣＝Ｐ／Ｓ　（２）　性负载并联静电电容器（设置在用户或变电所中），其电路　　入被定义为电力网络的功率因数，其物理意义是线　图和相量图如图１所示。路的视在功率Ｓ供给有功功率的消耗所占百分数。在电力　网供电工程中，电源供给负载的总功率中，由于存在着有　功功率做功，无功功率不做功，在相同数值的视在功率的　情况下，有功功率占的比重越大，能量利用率就越高，功率　因数就越大，功率因数是决定发、供电系统经济效益的一　个极为重要的因素，它直接反映了系统中有功功率与无功　功率的分配。　Ｃ　ｆＩ　在供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性　（ｂ）相量图　图１　电容器与电感性负载并联以提高功率因数　（诸如：感应电动机、电力变压器，电焊机等），这些设备不　仅需要从电力系统吸收有功功率，还要“吸收”无功功率。　并联电容器以后，电感性负载的电流Ｉ　：ｕ八／Ｒ　＋Ｘ　然而在完成输送额定有功功率的情况下，无功功率增大，　ｐ１＝Ｒ／ｔ／Ｒ　＋Ｘ　均未变化，这是因为所加　就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量供　和功率因数ｃｏｓ￣电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代　电压和负载参数没有改变。但电压ｕ和线路电流ｉ之间的　ｐ变小了，即ｃｏｓ￣ｏ变大了。这里我们所讲的提高　表性的重要指标，而如何改善功率因数有很重要的意义。　相位差‘，　，　，，———　———・———一　１．１异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主　功率因数，是指提高电源或电网的功率因数，而不是指提　高某个电感性负载的功率因数。在电感性负载上并联了电　要设备　异步电动机的定子与转子问的气隙是决定异步电动机　容器以后，减少了电源与负载之间的能量互换。这时电感　需要较多无功功率的主要因素。而异步电动机所耗用的无　性负载所需的无功功率，大部分或全部都是就地供给（有　煤、毛煤的采样方法　浅谈煤炭中低质　王梅保大唐淮南洛河发电厂）　（　２．１．２根据本批煤总量５１　７３．５２吨，５５节火车装载，按　点的结构，降低发电燃料成本，采购部分不均匀的毛煤、工程煤、低质　基本采样方案进行采样，将５５车划分为一个采样单元。　摘要：当前许多发电企业为了降底标煤单价，优化发电用煤货源　煤等，实行配煤掺烧。在现阶段以质论价的市场形势下，能否采取具　有代表性的煤样直接影响着此类煤炭的价格和电厂经营成本。因此，　能否寻找到一种供需双方都认可的采样方法成为现阶段的关键。　计算出子样数量：Ｎ＝ｎ、／　＝６Ｏ＇￣ｖ／５１７ｕ３ｕ．ｕ５２一　１４０（个），为了采样布点的方便将子样数量增至Ｎ＝３×　５５＝１６５（个）　１概述　子样质量：被采样煤标称最大粒度为５０ｍｍ，ｍ。＝０．０６　为落实发电企业的“一保一降”工作的总体方案，降低　ｄ＝３（ｋｇ）　标煤单价，优化发电用煤货源点的结构，降低发电燃料成　总样质量：ｍ。＝１　６５　Ｘ　３＝４９５（ｋｇ）符合国标规定的标　本，实现“双增双节、盈利攻坚”的年度目标，洛河电厂自　称最大粒度为５０ｍｍ时总样质量为１　７０（ｋｇ）要求；　２０１３年０１月开始采购了一定｝匕例的低质煤。　子样点的分布：每车按１８点循环采样３点，每个子样　低质煤主要是由于井下生产条件的不正常，而造成部　重量３ｋｇ。　关键词：不可预见性不均匀性代表性价格　分毛煤下地，粒度最大的达到３００ｍｍ，质量特别不均匀，　由于本批煤有许多大粒度煤且质量很不均匀，增加　给矿方与电厂检测单位采样带来许多不确定性。加之现阶　５Ｏ％以上子样数，每车采样５点，子样重量增加到４ｋｇ以　段国标对于此类煤炭的采样方式没有做出明确的规定，加　上，按子样数分布在各条车上，扩大了子样布点的范围。　大了销售和采购的难度。　子样的采取方法：先用尖头锹挖坑０．４—０．５ｍ，再用开　２电厂近期采购低质煤、毛煤的采样方案　口尺寸Ｗ＝２００ｍｍ的专用工具进行采样。　近期电厂所采购低质煤、毛煤，在与第三方、供货方共　２．１．３采取的全部煤样在电厂制备，全水分样及分析　同商讨下，制定了切实可行的采样方案：　共用样均一式４份，即上海赛孚检测中心、淮南矿业集团　２．１实例１：调单号４１　６７淮南矿业顾桥矿地销售毛煤　化验室以及电厂各一份，各方共同签字封存一份，放在上　２．１．１该批煤质情况：该批煤矸石含量大，大颗粒物料　海赛孚检测中心保管，以备各方结果差值大时复查，结果　所占比例大，但是标称最大粒度５０ｍｍ。通过电厂质检部、　以上海赛孚检测中心检测值为结算依据。　淮南矿业集团（供货方）以及上海赛孚检测中心（第三方），　２．１．４上海赛孚检测中心结果与电厂结果比较差值为全　三方共同协商并根据本批煤炭性质实际制定了各方均认　水分０－４％、灰分一０．８４％、低位收到基发热量７２卡／克。具　体值见下表：　可的采制样方案：　（上接第３０２页）　电容器供给），就是说能量的互换现在主要或完全发生在　装置的类型很多，在实际应用中较普遍的是采用固定电容　电感性负载与电容器之间，因而使发动机容量得到充分利　性加可变电感性的，也就是说一组或几组容量较大的固定　用。　电容性加上一台容量相对略小的可变电感性构成一套　其次，由相量图可见，并联电容器以后线路电流也减　ＳＶＣ可变无功电源装置。　少了（电流相量相加），因而减小了功率损耗。利用上述原　３总结　理，提高功率因数可以用以下几种方法：　功率因数太低对电网系统很不利，想方设法提高功率　①对于采用并联电容器进行无功补偿，在高、低压配　因数对电网系统的必要性有重要意义。同时提高功率因数　　电所内设置若干组电容器组，电容器接在配电母线上，补　必然对国家能源的利用、企业的经济效益起到促进作用，偿该配电所供电范围内的无功功率，并使总功率因数达到　是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及　所规定的值以上。把无功补偿器直接接在异步电动机旁或　安全运行所不可缺少的条件，它不仅能够减少电费开支，　进线端子上。这种补偿方法相当于把无功电源直接搬移到　提高企业自身的经济效益，而且能够为国家节约资源，减　异步电动机旁，使异步电动机所需要的大部分无功功率由　少有害气体排放。　参考文献：　无功就地补偿器供给，无功功率仅在异步电动机和并联电　【１ｌＴ．Ｊ．Ｅ．米勒．胡国根译．电力系统无功功率控制【Ｍ】．北京：水利　容器之间流动。从而消除了无功电流在高、低压线路上的　电力出版社．　流动，减少线路负荷和损耗。　、　②静止补偿器　是一种利用电容器和各种类型的电抗　济运行，ＧＢ　１２４９７—１９９５．　器，进行无功静止补偿的装置，它可向电网提供可变动的　【３】秦曾煌．电工学【Ｍ】．第六版．北京：高等教育出版社，２００３．　容性和感性无功功率。静止无功补偿装置（简称ＳＶＣ）是指　Ｉ４】陆定安．功率因数与无功补偿【Ｍ】．上海：上海科学普及出版　凡是能够以无机械传动部件而达到提供无功出力的装置。　社，２００４．　它是由静电电容器和晶闸管等部件组合而成的。目前，世　【２ｌ国家技术监督局、中华人民共和国建设部．三相异步电动机经　作者简介：黄伟林（１９８４一），男，湖南汉寿人，助教，大学本科，主　　界各工业发达国家所制造并已投入运行的静止无功功率　要从事楼宇智能化及建筑电气控制相关教学与研究。３０３