功率因数

发电机的调相运行：
在电网的总负载下，即要求供给有效功率，又要求供给无功功率，而如果发电机发出的无功功率不能满足电网对无功功率的要求，就会引起整个电网的电压下降，不利于电网对动力的负载。
调相运行就是指发电机不发出有功功率，指向电网输出感性无功功率的运行状态，从而起到调节系统功率，维持系统电压水平的作用。
功率因数高低，对发电机运行有什么影响？
(2009年10月8日 )
要回答这问题先分析一下同步发电机的几种并网运行状态：
1、滞后运行(常态运行)----发电机向电网同时送出有功功率和无功功率(容性)。(功率因数0.8左右)
当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行。
同步发电机进相运行时较迟相运行状态励磁电流大幅度减少,发电机电势Eq亦相应降低.从P-功角关系看,在有功不变的情况下,功角必将相应增大,比值整步功亦相应降低,发电机静态稳定性下降.其稳定极限与发电机短路比,外接电抗,自动励磁调节器性能及其是否投运等有关。
相互抵消。 电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流将滞后电压一个角度，如图1所示，将并联电容器与负载并联，则电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使总电流减小，功率因数将提高。 并联电容器的补偿方法又可分为： 1． 个别补偿。即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组，与用电设备同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。 适合用于低压网络，优点是补尝效果好，缺点是电容器利用率低。 2． 分组补偿。即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线上。 优点是电容器利用率较高且补尝效果也较理想（比较折中）。 3． 集中补偿。即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线 上。在实际中会将电容器接在变电所的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所的总无功负荷来选择。 优点:是电容器利用率高，能减少电网和用户变压器及供电线路的无功负荷。缺点:不能减少用户内部配电网络的无功负荷。 实际中上述方法可同时使用。对较大容量机组进行就地无功补尝。
调相运行是发电机工作在电动机状态，它即可以过励磁运行也可以欠励磁运行。过励磁运行时，发电机发出感性无功功率。欠励磁运行时，发电机发出容性无功功率。一般作调相运行时均是指发电机工作在过励磁状态，即发出感性无功功率。
小型发电厂发电机电压、频率、功率因数变动时的运行方式规定：
1 发电机运行电压的变动范围在额定电压的±5%以内而功率因数为额定值时，其额定容量不变。
功率因数为1的时候，是发电机滞后运行和超前运行的分界线，这时发电机不向电网送无功功率也不吸收电网无功功率。在若干年前，由于电网的容量小，稳定性差，加上发电机励磁系统的性能等原因，发电机在超前运行时很容易引起震荡失步，所以机组一般不允许超前运行。现时电网的容量可以说是“无穷大”，其稳定性、电能的质量不可同日而语。各电站可以根据调度令或电站机组自身的实际情况(包括转子温升和励磁系统的稳定性等)选择不同的正常运行状态。在某些局部地区因附近有大功率用电设备的干扰，如果供电主变压器又容量不足时，发电机功率因数就不宜在接近超前值运行了，否则容易引起震荡失步跳闸，这个问题是可以解决的，就是使用高品质的数控励磁系统。
前三种运行状态都是同步发电机的正常运行状态，第4种运行状态应避免。
发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行.
发电机的进相运行：
电力系统在运行过程中，如果无功功率过剩，系统的电压就会升高，影响系统的正常运行，此时需要将发电机调整到进相运行状态。
2 发电机连续运行的最高允许电压应遵守制造厂的规定，但最高不得大于额定值的110%。发电机的最低运行电压应根据稳定运行的要求来确定，一般不应低于额定值的90%。
3 当发电机的电压下降到低于额定值的95%时，定子电流长期允许的数值，仍不得超过额定值的105%。
4 频率变动的范围，不超过±0.5HZ/S 时，发电机可按额定容量运行。
进相运行时发电机定子端部漏磁较迟相行时增大.特别是大型发电机线负荷高,正常运行时端部漏磁比较大,端部铁芯压指连接片温升高,进相运行时因为漏磁增大,温升加剧.进相运行时发电机端部电压降低,厂用电电压也相应降低,如果超出10%,将影响厂用电运行.
因此,同步发电机进相运行要通过试验确定进相运行深度.即在供给一定有功状态下,吸收多少无功才能保持系统静态稳定和暂态稳定,各部件温升不超限,并能满足电压的要求。
5 发电机在运行中功率因数变动时，应使其定子和转子电流不超过在当时进风温度下所允许的数值。
表面冷却发电机的功率因数，一般不应超过迟相0.95，如有自动调整励磁装置，必要时可以在功率因数为1 的条件下运行，
并允许短时间在进相0.95～1 的范围内运行。
发电机运行时,定子绕组端部的漏磁场也是以同步转速对定子旋转的,其漏磁场的一部分是经过定子绕组端部空间,转子护环,气陷及定子端部铁芯构成磁路的,因此使定子端部铁芯平面上产生涡流而发热.此外,
励磁绕组紧靠护环,因此它的漏磁场主要经护环闭合,当进相运行时,由于励磁电流减小励磁绕组端部漏磁场减弱,于是护环的饱和程度下降,减小了定子端部漏磁场所经过磁路的磁组,从而使定子端部漏磁场增大,铁损加大,致使定子端部铁芯严重受热.
综上所述，发电机是否能进相运行（功率因数的确定）应遵守制造厂的规定，制造厂无规定的应通过试验来确定。进相运行的可能性决定于发电机端部结构件发热和在电网中运行的稳定性。
马 骏
功率因数低，要看是分什么形式的电厂，上网的和独网运行的是有区别的。功率因数无非反应的是有功与视在功率的比值，这位说的（（当功率因数低于额定值时，发电机的出力应降低，因为功率因数越低，定子电流的无功分量越大，由于感性无功起去磁作用，所以减弱主磁通的作用越大，这时为了维持定子电压不变，则必然会使转子电流超过额定值，这会引起转子绕组的温度超过允许值而使转子绕组过热。象楼主那的情况功率因数在0.1-0.5了，应该使发电机出力保证在60%-79%范围内调整，并严密监视转子电流不超过所允许的数值。））按我分析上面所说真对的是上网电厂，但对于独网运行的小电厂来说，用电负荷的有功负荷与无功负荷所占的比例无功分量较大时，说明感性负载比较重，真对电厂是无法通过励磁调节细统调节它的功率因数的，因为无功是一定，这时候就需要增加无功补偿装置，或者要求用电户的功率因数达到0。8以上。
提高功率因数的实际意义一。 提高功率因数的实际意义 1．
对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cos?中的cos?=1；但是当负载为干性或容性时，cos?<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。 2． 对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cos? ，因为I=P./V/ cos?，所以Pl=R*P./V/cos?（V是负载端电压的有效值）。 由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cos?会降低输电线上的功率损耗！ 在实际中，提高功率因数意味着： 1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。 2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cos?=0.5时的损耗是cos?=1时的4倍。 3) 能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。 4) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。 5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cos?也就使发电机能多出有功功率。 在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。 在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。 二．提高功率因数的几种方法 可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法： 提高自然因数的方法： 1). 恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。 2). 对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。 3). 避免电机或设备空载运行。 4). 合理配置变压器，恰当地选择其容量。 5). 调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。 6). 改善配电线路布局，避免曲折迂回等。 人工补偿法： 实际中可使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补尝无功，即：在感性负载上并联电容器。一下为理论解释： 在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载于电源之间原有的能量交换。 在交流电路中，纯电阻电路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电流滞后于电压90o，而纯电容的电流则超前于电压90o，电容中的电流与电感中的电流相差180o，能
发电机组在设计时已考虑了不利于正常运行的因素，允许发电机做短时间的进相运行，但不同结构的发电机组在做进相运行时都可能表现出较大的差异。
制约发电机进相运行的主要因素有:
(1) 系统稳定的限制
(2) 发电机定子端部件温度的限制
(3) 定子电流的限制
(4) 厂用电电压的限制
为什么发电机进相运行时,定子端部铁芯严重发热?
2、超前运行(进相运行)----发电机向电网送出有功功率，吸收电网无功功率。（只发有功，不发无功）
3、调相运行----发电机吸收电网的有功功率维持同步运转，向电网送出无功功率(容性)。（吸收有功，只发无功）
4、电动机运行(非正常运行)-----发电机同时吸收电网的有功功率和无功功率维持同步运行。