电力系统提高功率因数方法的研究

电力系统提高功率因数方法的研究

杨金龙

大连市国有房屋经营集团有限公司    辽宁 大连 116000

摘要：用户用电功率因数的高低，对发、供、用电设备利用和改善电压质量有着重要的影响。本文重点研究电力系统提高功率因数方法，提出若干建议，旨在促进电力系统健康运行。

关键词：电力系统；无功功率；功率因素

前言：功率因数是电力系统中一项重要的技术参数，功率因数的大小不仅与电路的负荷性质有关，并且直接关系到电网以及电气设备的运行效率，是电力系统中主要因素之一。所以在功率因数较低的情况下会造成较大的能耗损失，不仅影响电力系统的运行效率，同时也降低了供电企业的经济效益。

1影响电力系统功率因数的重要因素

1.1感应电动机、变压器、电抗器等设备因素

电动机、变压器、电抗器是现代化工业企业生产和居民生活用电设施中的电气设备，均属于无功功率运用的最多负荷装置。究其原因表明，在异步电动机定子与转子方面，建立一个空隙磁场，已成为异步电动机使用无功最为关键的一点。处于负荷时间段的无功功率，以及部分处于负荷时间段的无功功率，共同构成了异步电动机运作时需要的无功功率。

1.2供电电压因素

在供电电压大于规定电压数值的10%，因为磁路充分的状态，所以无功功率就会迅速地增加，从有效资料中得知，在供电电压是固定数值电压的1.1倍的时候，普通产业的无功就会上涨大概35%；而供电电压比固定数值的电压还要低时，无功功率亚就会跟着下降，这样就会导致功率因数随之上涨。

1.3电网频率波动因素

频率的波动也会对电力系统的功率因数产生重要影响。电网频率的波动会使电路中的感性、容性阻抗的阻值不稳定，从而会对变压器与异步电动机的无功功率产生影响。因此，在供配电过程中不仅供电电压的幅值要保持稳定，其供电电压的频率也要保持稳定，从而确保功率因数更加稳定，是企业生产与居民生活用电更加安全与节能的措施之一。

2提高功率因数的方法

2.1提高自然功率因数

要想提高自然功率因数，就需要保证电力系统原负载工作状态，即加至负载上的电压和负载的有功功率不变，其具体方法如下：第一，选择合适的供电变压器，避免出现空载、轻载，减少变压器的无功损耗；第二，选择合适的电动机容量，减少无功消耗；第三，合理调整电力系统生产班次、均衡用电负荷，进而提高用电负荷效率；第四，优化和改善电力系统配电线路布局，避免出现曲折迂回情况。

2.1.1正确选用感应电动机的容量与型号

在一些工业产业里面，感应电动机则是电网终端一种非常普遍的用电装置，大型工业机械使用的数量比较多，感应电动机的效率和功率因数在负载70%～100%运行时较高，其在额定负荷工作时的功率因数为0.85～0.9，而在空载时的功率因数只有0.2至0.3。感应电动机的合理运用也可以作为一种改变功率因数的一种普遍存在现象。因此，选择自适用于合适的感应电动机型号来达到其固定容量和能够带动的负载相适应、规避感应电动机不合理的运行方式、合理安排及调整生产的工艺流程，进而限制感应电动机的空载运行，是提高自然功率因数的一个重要方面。当挑选感应电动机的同时，要符合企业真实生产情况来进行选择电动机的规格、型号、外观。同时，考虑到在其运作之时要最大限度确保感应电动机是在一个高效率情况下运行，额外增加电动机负荷率也是感应电动机运作时实现经济效益最大化的方式。

2.1.2合理选择和使用变压器

变压器的运行情况是导致功率因数改变的其他因素之一，变压器每一次测功率因数和其负载的功率因数是息息相关的，而且与负载率是完全分不开的；在变压器满负荷运作的时候，一次侧功率因数大概少于二次侧的4%，当变压器低负荷运作时，一次侧功率因数会降低的更加明显，比二次侧功率降低11%～18%。变压器最优运作状况要求负载率要达到60%以上，如此经济适用性以及功率因数也会相对于高一些，平均也要达到70%～85%才会符合。因此，就要将用电单位电网的真实运行状况作为基本来匹配最优变压器，使变压器避免做轻载运行，从而提高负荷率，进而提高功率因数、降低电能损耗，提高供配电系统的运行效率。

2.2提高功率因数的补偿方法

当用户采用提高用电设备自然功率因数的方法、充分发挥设备潜力、改良设备运行性能后还没达到《电力设计技术规范》中标准时，那么需要运用无功补偿装置来实施手动增加功率因数。根据无功功率的特点，可以区分为稳态、动态无功功率补偿装置的两种类型。与此同时，

提升功率因数补偿还可以利用调相机、电路电容器的方式，通常而言，会选择电力电容器补偿无功，具体来说就是在感性负载前提下并联电容器，感性负载无功功率通过电容器的无功功率予以补偿，这样做的目的是为了使感性负载和供电电源间的能量交换能够得到降低或者消除。在电路交流期间，电流和电压在纯电阻电路负载中属于同相位，电流在纯电感负载过程中，明显滞后于电压，而电流在纯电容中则是比电压过于超前，电感和电流在电容中的差可以相互抵消。故而，通过并联电容器和负载，对于一部分电感电流会通过电容器的电流进行抵消，这样才能提升功率因数，确保总电流降低，能够避免无负荷时的过补偿，减少电网和用户变压器及供电线路的无功负荷，使供电质量得到保证。

2.2.1稳态无功功率补偿设备

同步调相机和并联电容器是稳态无功功率补偿设备的主要装置。同步调相机作为一个专门应用于无功补偿的无负载运作的同步电动机，其一般以改变励磁电来作用于补偿系统无功功率。作为一种安装、运行以及修护都是相对困难的旋转机器，一般较少被应用在企业生产的供配电系统里面。所以，相较于同步调相机，并联电容器作为一种专门使用于无功补偿的电力电容器，其具备安装简单、维护容易并且有功功率损耗少等优点，因此并联电容器在工业生产当中被大力提倡使用的无功补偿设备。

2.2.2动态无功功率补偿设备

动态无功功率补偿设备适用于幅度变化较大的冲击负载，类似于炼钢电弧炉以及轧钢机这种的无功功率补偿。动态无功功率补偿设备的突出点就是把受控制的电抗器和移相电容器联通使用，电容器能够传出无功功率，而可控电抗器能够接受无功功率，能够依据负载的改变状况来调控无功功率的高低以及朝向，改变与确定系统的运作电压，这样就能够让功率因数维持在一个预期的状态下。此外，作为一种有效高压方式，动态无功补偿装置发挥着至关重要的作用，在电压变化范围内，无功电流输出可进行恒定，其强大的无功支撑能够在电压过低时提供保障，实现连续调节，从感性到容性全范围。可见，不管是用电部门，还是供电部门，为了防止无功倒送、提升功率因数，可通过无功功率实现自动补偿，既有利于增强运行质量，还能实现电能的节约降耗。

结束语：

综上所述，电力行业延续绿色低碳发展态势，新型电力系统建设跨出新步伐，我国电力系统的运行环境也发生了翻天覆地的变化。电压稳定、无功功率优化补偿对于电力系统的安全经济运行至关重要，所以提高电力系统功率因数愈发受到重视。本文通过按照对不同工况下用电设备的运行情况进行分析，合理选择无功功率因素的补偿方式，确保了补偿效果最大化，进而完善整个电力系统的稳定运行。

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