功率因數(shù)與供電效率的關(guān)系
【摘要】在供電過程中,用戶功率因數(shù)的高低,直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗,關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動,而且關(guān)系到節(jié)約電能和整個供電區(qū)域的供電質(zhì)量。文章介紹影響電網(wǎng)功率因數(shù)的主要因素以及低壓無功補(bǔ)償?shù)膸追N實(shí)用方法。
【關(guān)鍵詞】功率因數(shù);節(jié)約電能;供電質(zhì)量
功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)的運(yùn)行中,我們所希望的是功率因數(shù)越大越好,如能做到這一點(diǎn),則電路中的視在功率將大部分用來供給有功功率,以減少無功功率的消耗。用戶功率因數(shù)的高低,對于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用,有著顯著的影響。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù),不但可以充分地發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、改善電壓質(zhì)量,而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。
因此,對于全國廣大供電企業(yè)、特別是對現(xiàn)階段全國性的一些改造后的農(nóng)村電網(wǎng)來說,若能有效地搞好低壓補(bǔ)償,不但可以減輕上一級電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫Γ纳铺岣哂脩艄β室驍?shù),而且能夠有效地降低電能損失,減少用戶電費(fèi)。其社會效益及經(jīng)濟(jì)效益都會是非常顯著的。
一、影響功率因數(shù)的主要因素
首先我們來了解功率因數(shù)產(chǎn)生的主要原因。功率因數(shù)的產(chǎn)生主要是因?yàn)榻涣饔秒娫O(shè)備在其工作過程中,除消耗有功功率外,還需要無功功率。當(dāng)有功功率P有一定時,如減少無功功率P無,則功率因數(shù)便能夠提高。在極端情況下,當(dāng)P無=0時,則其功率因素=1。因此提高功率因數(shù)問題的實(shí)質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。影響功率因素主要是下面幾個方面。
(一)異步電動機(jī)和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備
異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙是決定異步電動機(jī)需要較多無功的主要因素。而異步電動機(jī)所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成的。所以要改善異步電動機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率,它和負(fù)載率的大小無關(guān)。因而,為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù),變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長其處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。
(二)供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響
當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,當(dāng)供電電壓為額定值的110%時,一般工廠的無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時,無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設(shè)備的正常工作。所以,應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。
(三)電網(wǎng)頻率的波動也會對異步電機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響
我們知道了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素,因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法,使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡,達(dá)到降損節(jié)能的效果。
二、低壓網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?/strong>
低壓無功補(bǔ)償我們通常采用的方法主要有三種:隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。下面簡單介紹這三種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
1. 隨機(jī)補(bǔ)償
隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動機(jī)并接,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)償電動機(jī)的無功消耗,以補(bǔ)償磁無功為主,此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無功峰荷。
隨機(jī)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,而且不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等特點(diǎn)。
2. 隨器補(bǔ)償
隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側(cè),以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配變在輕載或空載時的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵磁無功,配變空載無功是農(nóng)網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分,對于輕負(fù)載的配變而言,這部分損耗占供電量的比例很大,從而導(dǎo)致電費(fèi)單價的增加,不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價。
隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:接線簡單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功,限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷,使該部分無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低無功網(wǎng)損,具有較高的經(jīng)濟(jì)性,是目前補(bǔ)償無功最有效的手段之一。
3. 跟蹤補(bǔ)償
跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kv母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶,可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式,補(bǔ)償效果好。
跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:運(yùn)行方式靈活,運(yùn)行維護(hù)工作量小,比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對延長、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時,應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。
三、采取適當(dāng)措施,設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)
提高自然功率因數(shù)是在不添置任何補(bǔ)償設(shè)備,采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率減少負(fù)載取用無功來提高工礦企業(yè)功率因數(shù)的方法,它不需要增加投資,是最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。下面將對提高自然功率因數(shù)的措施作一些簡要的介紹。
1. 合理使用電動機(jī)
合理選用電動機(jī)的型號、規(guī)格和容量,使其接近滿載運(yùn)行。在選擇電動機(jī)時,既要注意它們的機(jī)械性能,又要考慮它們的電器指標(biāo)。若電動機(jī)長期處于低負(fù)載下運(yùn)行,既增大功率損耗,又使功率因數(shù)和效率都顯著惡化。故從節(jié)約電能和提高功率因數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā),必須正確地合理地選擇電動機(jī)的容量。
2. 提高異步電動機(jī)的檢修質(zhì)量
實(shí)驗(yàn)表明,異步電動機(jī)定子繞組匝數(shù)變動和電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙變動時對異步電動機(jī)無功功率的大小有很大的影響。
3. 采用同步電動機(jī)或異步電動機(jī)同步運(yùn)行提高功率因數(shù)
由電機(jī)原理知道,同步電動機(jī)消耗的有功功率取決于電動機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小,而無功取決于轉(zhuǎn)子中的勵磁電流大小,在欠激狀態(tài)時,定子繞組向電網(wǎng)“吸取”無功,在過激狀態(tài)時,定子繞組向電網(wǎng)“送出”無功。因此,只要調(diào)節(jié)電機(jī)的勵磁電流,使其處于過激狀態(tài),就可以使同步電機(jī)向電網(wǎng)“送出”無功功率,減少電網(wǎng)輸送給工礦企業(yè)的無功功率,從而提高了工礦企業(yè)的功率因數(shù)。異步電動機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵磁電流,使其呈同步電動機(jī)運(yùn)行,這就是“異步電動機(jī)同步化”。因而只要調(diào)節(jié)電機(jī)的直流勵磁電流,使其呈過激狀態(tài),即能向電網(wǎng)輸出無功,從而達(dá)到提高低壓網(wǎng)功率因數(shù)的目的。
4. 合理選擇配變?nèi)萘浚纳婆渥兊倪\(yùn)行方式
對負(fù)載率比較低的配變,一般采取“撤、換、并、停”等方法,使其負(fù)載率提高到最佳值,從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。
通過以上一些提高加權(quán)平均功率因數(shù)和自然功率因數(shù)的敘述,或許我們已經(jīng)對“功率因數(shù)”這個簡單的電力術(shù)語有了更深的了解和認(rèn)識。
參考文獻(xiàn)
[1]肖運(yùn)新.用電監(jiān)察[M].水利電力出版社,2003.
[2]靳龍章,丁毓山.電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)[M].中國水利水電出版社,2004.

責(zé)任編輯:電力交易小郭
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