淺談提高制藥企業電力系統功率因數的方法

于瑞豐

（德強生物股份有限公司，黑龍江哈爾濱150000）

1 制藥企業用電負荷現狀

生產型制藥企業的常見用電負荷包括生產與非生產兩大類。其中，非生產類用電負荷主要是指辦公區、生活區的用電負荷，此類用電負荷的功率因數相對穩定；而生產類用電負荷情況復雜，包括水制備類設備、空調系統設備、發酵類設備、灌裝類設備等的用電負荷以及照明類用電負荷。由于上述生產類設備的額定功率差別很大，使用頻率、使用周期也千差萬別，加上企業淡旺季用電量差距巨大等情況，導致很多時候企業用電系統總的功率因數很低，電能利用程度低，嚴重影響用電質量，電力部門往往每月會對功率因數不達標的企業進行經濟處罰。

2 功率因數的基本概念

功率因數分為視在功率、有功功率和無功功率，企業功率因數通常也被稱為力率，用符號cosφ表示。在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因數，功率因數是有功功率P和視在功率S的比值，即cosφ=P/S，公式中的角度φ稱為功率因數角。提高功率因數其實就是減少線路中的無用功，提高有用功的占比，使電力系統的電能質量更高，企業用電更經濟、更節約。

3 提高功率因數對制藥企業的實際意義

在制藥企業的車間、庫房、辦公區乃至生活區中，大部分的負載都是感性負載，例如分裝機、灌裝機、軋蓋機、全自動包裝一體機、凍干機、空調系統、水制備系統以及照明系統、水泵等負載，可以說為滿足現代化制藥企業的生產、檢驗、研發、輔助設施設備等的正常運轉，無處不用電機，無處沒有感性負載。

圖1是感性負載并聯電容器的等效電路圖。為了提高設備的功率因數，通常最經濟實用的無功補償措施就是在原有的電路中并聯電容器。

圖1 感性負載并聯電容器的等效電路圖

一般制藥企業都建有變電所，獨立生產廠房都配有配電室，整個工廠雖然由電力系統提供相對穩定的電壓高壓，然而低壓是隨著工廠的負荷變化以及不同線路用電負荷的實時變化而變化的。當一個回路中的用電負荷需要一定數量的有功功率滿足生產時，線路也會同時輸送一定數量的無功功率，而無功功率占比越多，線路的電壓損失就越大，即輸送至負荷端的電壓就越低，反之，提高功率因數對制藥企業來說具有重要的意義，體現在以下方面：

3.1 改善電能質量

提高電力系統功率因數，可以減少供電系統中的電壓損失，使設備電壓更穩定。否則，電壓不穩或過低，會影響部分設備所生產出來的產品的精度，嚴重時還會造成設備不能正常啟動或是設備電動機持續過熱，縮短設備的使用壽命，乃至燒毀設備。

3.2 減少企業電力設備投資

通過改善企業用電系統的功率因數，可以減少整個企業變電設計的總容量，選擇更低容量的變壓器，直接節省變壓器投資，相應地也會降低配套電器設備、輸送導線等的容量。因此，提高系統功率因數，不但直接減少了設備投資費用，而且降低了設備本身的電能損耗、維修保養等費用。

3.3 節約企業電費

根據國家現行規定，為了提高供電系統的電能質量，鼓勵企業用戶投資相應的設備設施，提高功率因數，以功率因數0.9為標準基數，企業用電的功率因數在0.9～0.95，不獎不罰。當用戶的功率因數高于0.95時，可以按比例降低電費；當用戶的功率因數低于0.9時，則要按不同檔次、不同比例增收當月電費。在實際使用中，制藥企業停產維修的淡季月份往往罰款電費達數萬元。因此，對于用戶來說，提高功率因數是一次投資、長期受益的事情，不但可以減少每月數萬的罰款，當功率因數提高到0.95以上時，還會減少電費開支，節約生產成本。

3.4 提高設備、電能利用率

通過改善企業功率因數，可以有效地降低制藥企業的電能損失，提高制藥企業設備的利用率，節約用于配套設備、電力線路方面的投資，增加經濟效益。同時，也可以提高電能利用率，節能環保。

4 提高功率因數的常用方法

首先，制藥企業的管理層要充分認識到，提高功率因數有利于提高企業的經濟效益和社會效益；再次，要普及專業知識，讓更多人員在選擇設備、運行設備、維護設備時，更清楚如何提高功率因數。下面介紹兩大類常見的提高功率因數的方法。

4.1 提高設備的自然功率因數

提高設備的自然功率因數是通過采用各種技術和措施，改進用電設備本身的運行情況，以此提高負荷功率因數。提高自然功率因數的方法有：4.1.1 提高變壓器的負載率

在變電所變壓器的選型上，要依據企業總的計算負荷，合理選擇變壓器的容量。一般企業都會選擇兩臺變壓器，一臺主變，一臺輔變，實際運行中變壓器的負載率在80%較為合適。當企業供電需求量不變時，提高系統的功率因數，可以減少變壓器的設計總容量，這是因為在變壓器輸出一定量的有功功率時，它的有功功率與變壓器的功率因數成正比，所以提高功率因數，就能減少變壓器的需用容量。然而，變壓器的負載率越低，其功率因數就越低，當低至變壓器待機時，除滿足自身運行外幾乎沒有做有用功，其功率因數近乎于零。所以，企業要適時調整變壓器的運行方式，避免變壓器空載運行或者長期低載運行。

4.1.2 電動機的合理選擇和使用

制藥企業的絕大部分動力負荷都是伺服電機、異步電機，在電機空載或低負載運行時就會產生大量的無功功率。所以，要改善電機的功率因數，就要防止電動機的低載和空載運行，并盡可能提高電機的負載率。因此，生產中要杜絕設備的空載運行，減少90%以下負載運行的概率，使其盡可能在滿載的情況下運行，提高設備的功率因數。

4.1.3 做好電動機的日常維護保養

異步電動機的結構主要由定子與轉子組成，其兩者之間的氣隙越大，異步電動機需要消耗越多的無功功率，使電動機的功率因數降低。因此，要加強電動機的日常維護與保養，保證電動機的良好運行。

4.2 人工補償法

人工補償又稱為無功補償，主流的做法就是采用集成的電容器補償無功功率，即在感性負載上并聯電容器。其原理是將無功補償設備安裝在負載附近，近地補償設備的無功功率，從而有效地提高設備的功率因數。并聯電容器的補償方法又可分為：4.2.1 高壓集中補償

把電容器組集中安裝在企業變電所6kV/10kV的母線上，它只能補償6kV/10kV母線的電源側無功功率。其優點是便于集中管理，缺點是其補償范圍較小，負荷側的配電線路得不到無功補償。

4.2.2 低壓分組補償

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，可隨工廠局部回路負荷的變動同時投入運行或斷開，也就是在實際中將電容器組分別安裝在各車間配電柜的母線上，制藥企業變電所多采用此種補償方法。其優點是電容器的利用率較高，且補償效果也較為理想。

4.2.3 低壓單獨補償

在用電設備附近按其本身無功功率的需要量安裝電容器組，與用電設備同時投入運行和斷開，也就是在實際中將電容器組直接接在用電設備附近，適合用于低壓網絡中個別容量大的設備。其優點是補償的效果好，缺點是電容器組的利用率低。

5 制藥企業運行維護無功補償設備的方法

制定無功補償設備運行及維護的規章制度是提高企業設備管理水平與設備質量的重要手段。為了保證制藥企業中無功補償設備的運行維護保養達到預期的效果，應當積極地制定和創新一些有效的規章制度、考核辦法，提高設備操作人員的工作效率和設備維護效果。以下幾點是我司在運行維護無功補償設備方面的一些經驗：

（1）在企業變電所的運行管理過程中，完善無功補償設備的運行維護管理制度，編制操作規程、應急處理措施，加強對員工的培訓與考核。（2）對變電所的值班工作人員提出專項要求，工作人員應及時記錄無功補償設備的運行情況，并且做好定期檢查和特殊檢查工作，發現異常及時調整、處理，杜絕任何安全隱患的出現。一旦出現故障，及時處置，記錄好該故障出現的原因、狀況以及最終的解決方案。（3）完善相關考核制度，定期舉辦培訓、考核，堅決把工作落到實處。

6 結語

本文從理論上分析了提高功率因數對改善制藥企業經濟效益和社會效益的意義，著重介紹了提高功率因數的幾種方法。在實際應用中，企業應根據自身情況進行分析，從設備、技術、經濟投入等方面綜合考慮無功補償方式，從而達到最佳的補償效果。

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