工厂的功率因数

工厂的功率因数
前言在工厂中功率因数的产生，主要是因为工厂交流用电设备
工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。

当有功功率P一定时，如减少无功功率Q功率因数便可以提高。

因此提高功率因数问题的实质即是减少用电设备无功功率的需要量。

一、工厂功率因数的含义
1．在工厂电力系统中，电动机及其它带有线圈（绕组）的设备
很多，这些设备除了从电源取得一部分电功率作有功用外，还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。

这就额外地加重了电源的负坦，功率因数cos ©即反映总的电功率中有功功率所占比例的大小。

2．理论公式上
（1）有功功率表达式中P=UIcos© 中的cos© 为功率因数，功率因数小于或等于1，功率因数的大小说明电源被利用程度，它的高低决定于电路端电压和电流之间的相位差。

（2）cos© 小于1 电路中就发生能量互换出现无功功率Q=UIsin © 。

而且在计算过程中，可以运用cos© =P/S，tg © =P/Q，其中P 称为有功功率（KW, Q称无功功率（Kar）, S=UI称为视在功率（KVA）。

在实际操作中，可用电量值代替相应的功率。

二、在工厂中的有功功率与无功功率
1．对一个电路或用电器来说，加在它两端的电压有效值与通过
其中的电流有效值I 的乘积，定义为该电路或用电器的视在功率，表示为S = UI 。

视在功率并不等于这个电路或用电器消耗的功率，电路或用电器所消耗的功率还必须再乘以它们自身的功率因数，即
P=Ulcos © = S cos ©。

有些电力设备或电器的铭牌上标有额定电压和额定电流的值，这表示实际电压和电流都不得超过所标额定值。

额定电压与额定电流的乘积称为额定视在功率，或称容量。

2．复阻抗包括实部和虚部两部分，实部是电阻，虚部是电抗，可以表示为Z =r+jX ，其中r = Zcos © ，X = Z sin © 。

利用电压和电流的有效值与阻抗的关系U=l Z,可将有功功率写为P=I2Z cos © =I2 r。

复阻抗的实部与有功功率相对应，也就是说，它所消耗的功率就是电路所消耗的功率。

因此，通常将复阻抗的实部称有功电阻。

有功电阻不同于一般意义上的电阻，前者代表了电功率的任何消耗或转换，而后者只表示电功率向热功率的转换。

既然电路消耗的功率等于有功电阻消耗的功率，那么复阻抗的电抗部分必定不消耗功率，而只储存功率。

电抗储存功率的最大值定义为无功功率，即Q=I2Z sin=I2X ，视在功率也可以用阻抗来表示S = UI = I2 Z。

所以视在功率、有功功率和无功功
率三者的关系如下S=P2+Q2。

三、提高功率因数的意义提高工厂功率因数，减少无功电力消耗，对提高电网运行的经济效益和节能降耗都有着十分重要的意义。

首先，提高功率因数能提高线路或设备输送有功功率的能力，从
而可减小发供电设备的装机容量和投资。

如某用户所需有功功率为100KV,当功率因数为0.5时，需220KVA的变压器；如果将功率因数提高到0.9 ，变压器的容量只需稍大于110KVA 就行了。

其次，能减小供电线路的功率损耗。

由公式P=Ulcos ©知，
在电源电压一定的情况下，要求输送的有功功率一定，功率因数cos© 越低，线路的电流l 就越大。

电流越大，线路的电压和功率损耗越大，输电效率也就越低。

四、提高功率因数的方法
一方面是提高自然功率因数。

就是不添置任何补偿设备，完全采取减少供电系统中无功功率的需要量而定，是最经济的提高功率因数的方法。

异步电动机和变压器是占用无功功率最多的电气设备。

当电动机实际负荷比其额定容量低许多时，功率因数将急剧下降，造成电能的浪费。

合理选用电动机容量使负载率在70%以上，避免“大马拖小车”的现象。

此外，应尽量不要让电动机空转；对于负载有变化且经常处于轻载运行状态的电动机，在运行过程中，采用A—Y 接线
的自动转换。

根据工厂变压器的最佳负荷系数合理选用变压器，将变压器进行调整，在负荷小的时候切除部分变压器，目的在于减少无功功率的需求量，以便使自然功率因数得到提高。

另一方面，是进行无功功率的人工补偿。

目前工厂用得较多的是并联电容器。

移相电容器在供电系统中的装设有高压集中补偿、低压集中补偿和低压分散补偿三种方式。

高压集中补偿，是将电容器安装在工厂变配电所6〜10KV母
线上。

这种补偿只能补偿6〜10KV母线靠电源侧的无功功率，而此后的线路不能得到无功补偿。

低压集中补偿，是将电容器装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的无功功率，其补偿范围较大。

由于这种补偿能使变压器的视在功率减小从而使变压器容量选得小一些，比较经济，而且它安装在变电所低压配电室内，运行维护方便。

同时由于谐波源的存在，对车间变压器也起到了隔离和衰减谐波的作用，有利于低压移相电容器的安全稳定运行。

低压分散补偿，是将移相电容器分散地装设在需补偿的各个用电设备旁。

这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率，因此它的补偿范围最大。

这种补偿特别适宜负荷平稳、经常运转而容量又大的设备如大型感应电动机、高频电炉等采用。

在工厂供电系统中，实际上多是综合应用上述三种方式，以求达到提高功率因数的目的。

我公司动力厂1#电站于1992 年8 月投入运行，主要担负公司型钢厂、炼钢厂、中板厂等能源供应任务。

高线投入运行后，对1#电站35kV 系统的无功冲击较大，由此引起的相对电压降已达厶
U=5.24%系统功率因数受此影响常常降至0.9以下。

功率
因数偏低，系统电压波动较大，供电质量不允许，根据XX局要求，必须提高功率因数。

动力厂的同志立即和公司机动处的同志一起跑站下厂，到电站了解负荷分配情况，重新调整负荷分配；到二级厂了解无功补偿装置投运情况，协助二级厂解决供电中的技术问题，督
促各二级厂将无功补偿装置全部投入运行，提高二级厂的用电功率因数；重新计算电站的功率因数和加装无功功率补偿装置。

在1#电站6kV系统I、山段分别增设一套DWK J/BR?FG型电压无功综合控制装置。

每套装置包括：电压无功综合控制屏一块；ZNH -6/1000-5型多组循环投切真空开关柜一台；CKSG-6-120/12 型并联电容器用串联电抗器2 台；CKSG-6-84/12 型并联电容器用串联电抗器3 台；放电线圈、保护用熔断器、保护用避雷器若干。

采取种种措施弥补缺口，使总站的用电功率因数又升到了0.90 以上，获得电力部门的奖励。

解决系统功率因数偏低、系统电压波动较大的问题后，提高了供电质量，使用户电气设备不因供电质量问题而减少运行寿命以及因供电质量问题而带来的电气设备事故。