提高功率因數增加企業的內能

【摘 要】本文介紹了如何提高功率因數增加企業的內能。

【關鍵詞】功率因數；內能

1.提高功率因數的意義

由于有些企業有生產中采用大量感應電動機和變壓器等用電設備，特別是大功率可控硅的應用，供電系統除供給有功功率外，還供給大量無功功率，使發電和輸配電設備的能力不能充分利用。為此必須提高用戶的功率因數，減少對電源系統的無功需求量。

2.提高功率因數的方

功率因數為

cos？準=P/S=P/■=■

當有功功率P一定，若減少無功功率便能提高功率因數。交流用電設備、電動機、變壓器等，建立磁場需要激磁無功功率Qjc同時還消耗漏磁無功功率Qk，其所需要的無功功率為：

■

其中 Qjc=k？準■■fR？滋=k'■fv=k\"■fv

式中 ？準m——交流磁通最大值；

Bm——感應強度最大值；

f——交流電的頻率；

R——磁路的磁阻；

？滋——磁路的導磁系數；

v——磁路的體積；

U——磁路的電壓；

I——負荷電流；

X——漏磁感抗；

k，k'，k\"——常數。

由上述數學公式可知，提高功率因數的方法如下：

2.1正確選擇電氣設備

（1）選氣隙小，磁阻小的電氣設備。如選擇電動機時，若沒有調遣和啟動條件的限制，應盡量選擇鼠籠電動機。

（2）同容量下選擇磁路體積小的電氣設備。如高速開啟式電動機等。

（3）電動機、變壓器的容量選擇要合適，盡量避免欠負載運行。因欠載時P和I減少，會造成COS中減少。

（4）不需要調速，持續運行的大容量電動機，有條件時可選擇同步電動機，使其過激磁運行，提供超前（一Q）無功功率進行補償使電網總的無功功率減少。

2.2電氣沒備運行合理

（1）消除嚴重欠載運行的電動機和變壓器。對于負荷小于40%額定功率的感應電動機，在能滿足起動、工件穩定性等要求條件下，應以小容量電動機更換或將原為三角形接法的繞組改為星形接法，降低激磁電壓。對于變壓器，當其平均負荷小于額定容量的30%時，應更換變壓器或調整負荷。

（2）合理調動安排生產工藝流程，限制電氣設備空載運行。

（3）提高維護檢修質量，保證電動機的電磁特性符合標準。

（4）進行技術改造。降低總的無功功耗。如改造電磁開關使之無壓運行，即電磁開關吸合后，電磁鐵合閘電源切除仍能維持開關合閘狀態，減少運行中的無功功耗：繞線式感應電動機同步化，使之提供超前無功功率等。

2.3人工補償無功功率

企業為了使功率因數達到規定值以上，一般都用并聯電容器的方法進行人工補償。電力電容具有投資少有功功率損失小，運行維護方便，故障范圍小等優點。電容器的缺點是當通風不良或因電網高次諧波造成電容器過負荷使運行溫度過高，易出現外皮鼓肚，漏油甚至爆炸引起火災。因此規定電容器室應獨立設置。目前常用的電容器類型有YY油浸紙介電容器，現在生產的YGM聚丙烯薄紙膜紙復合介質的浸苯甲基形電容器及YW軟性十二烷基苯浸漬紙介電容器可供選。它們體積小、容量大。

目前，為了便于管理維護，多采用集中固定補償，即在變電所6kV母線上裝設容量不變的電力電容器組。若補償前功率因數為COS？準1，補償后提高到COS？準2，如圖1，則補償所用的電力電容器容量應為：

Qc=Pp（tan1-tan2）

=K■Pmax（tan1-tan2）kvar

式中 Pp——全用戶有功平均負荷；

Pmax——全用戶有功計算負荷；

K■——平均負荷系數；

P■/pmax一般取0.7～0.8。

上式全用戶平均負荷計算的所需補償電容量，也可以按全用戶最大負荷進行計算。如按最大負荷Pmax計算所需補償的無功功率0c，則當P

圖1 矢量圖 圖2 系統圖

為了使企業內部收到改善功率因數的更大效益，可以考慮改變集中補償為分組或分散補償，最好是自動補償，也可采用低壓補償，對于1000V以下的電容器組可用電阻或白熾燈作為放電設備。

電容器柜的數量N可按下式確定：

N=Qc/Qcl（U/Ue）2

式中0c，——每個電容器的容量，

U——電容器裝設處的電網電壓，

Ue——電容器的額定電位。

例如6kV母線的全用戶總有功負荷5375.7的自然功率因數從COSφ1=0.81提高到COSφ2=0.96%，選擇電力電容器。

需要電力電容器補償的無功功率Qc計算為：

Qc=KpfPmax（tanl-tan2）

=0.8×5375.7（0.724-0.329）

=1698.7kvar

選擇電容器單臺大者，以節省變電所的建筑面積。可以，考慮將電容器分為二組，分接于二段母線上，且應每相容量相同。所以選擇YGM6.3-100-1型電容器18臺。每段母線上接9臺，每組每相3臺接成三角形。

3.提高功率因數對電力系統的好處

3.1提高電力系統的供電能力

在發電和輸、配電設備的安裝一定時，提高用戶的功率因數相應減少無功功率的供給，則在同樣設備條件下，電力系統輸出的有功功率可以增加。

3.2降低電網的功率損耗

3.3減少電網的電壓損失，提高供電質量

由于用戶功率因數的提高，使電網中的電流減少。因此電網的電壓損失減少，電網末端用電設備的電壓質量提高。

3.4降低電能成本

由于從發電廠發出的電能有一定的總成本，提高功率因數可減少電網和變壓器中的電能損耗，在發電設備容量不變的情況下，供給用戶的電能就相應增多了，每度電的總成本就會降低。