工业用电节能降耗方法

工业用电节能降耗方法

1. 使用直流屏保护装置，通过对电流，电压，频率等电能参数进行保护而达到稳定系

统的目的。

2. 高低压配电系统这一环节是整个工厂供配电的节能系统中的主要环节，根据工厂的

配电电压来选择合适的变压器。

3. 电力无功补偿，多数工厂是通过集中补偿的方式。

4. 提高功率因数，通过在供电线路处安装并联移相电容器实现电力的互相补偿。

参考文献王如振. 工厂供配电的节能方法研究[J]. 山东工业技术, 2017(20):194-194.

目前我国的无功补偿技术的具体方案主要为：

1.固定的电抗和电容器的过滤谐波方法；

2.电容器被真空断路器所投切；

3.滤波器配合其他设备滤波，可以将TCR与滤波器配合使用，从而实现对电路负载的

调整和功率因数的提升。

参考文献邹宗宝. 电力系统无功补偿点的确定及其补偿方法[J]. 通讯世界,

2017(7):169-170.

4.可控饱和电抗器，通过调节自身电抗器的饱和程度对其电路中的电力输送状况进行

调整，并对电路中可能出现的电力损耗和相关问题进行预防。

5.有源滤波器，直接产生和电路中负向电流相反的电流，抵消负序电流对电路带来的

不利影响。

6.固定滤波器，主要依靠对低压侧母线电压的调解调整电路中的功率损耗。

参考文献张吉. 电力自动化中智能无功补偿技术的应用[J]. 科学技术创新,

2017(18).

提高功率因数：

一、提高功率因数的方法有

1.提高系统自然功率因数，包括合理使用电动机，提高异步电机的检修质量，采用同步

电机或异步电机同步运行提高功率因数，合理选择配变容量，改善配变的运行方式等。

2.静电电容器补偿。

3.动态无功功率补偿。

4.分相补偿。

参考文献赵晓群. 探讨常用功率因数的补偿方法及提高功率因数对用电客户的经济效益[J]. 华东科技：学术版, 2017(10):157-158.

5.使用同步补偿器，可以均匀调节电网电压水平。

6.静电电容器作为无功补偿，常用方法有：高压集中补偿，低压集中补偿，单独就地补

偿。

参考文献李国斌. 浅谈提高工业企业供电系统功率因数方法与效益分析[J]. 自动化应用, 2017(10):96-97.

二、功率因数的定义

功率因数反映的是用电设备消耗一定有功功率（P）与视在功率（S）的关系，

用Cosφ表示为：

S

P/

cos=

ϕ

(1)

用电设备消耗一定的有功功率时需要的无功功率可表示为：

ϕsin *S Q = (2)

由式(1)、(2)可得： Q=P ×Tan φ (3)

所以功率因数由Cos φ1提高到Cos φ2时，需增加的无功补偿容量可表示为：

式中P--用电设备消耗的有功功率，kW

Q--用电设备在一定功率因数时需要的无功功率，kvar

Q c --功率因数由cos φ1提高到cos φ2时需增加的无功补偿容量，kvar

φ1、φ2--补偿前后的功率因数角

三、低功率因数的不利表现

线路的电流大

对于一个给定的负荷，当供电电压一定时，则功率因数越低，电流就越大， 因为：

3cos P I c U ϕ

= （1） 式中: P 为用电负荷的有功负荷；U 为线电压。

可见，供电电流 c I 与功率因数成反比。

在供出同样功率的条件下，电压一定时，功率因数越低， 则要求变压器的容量也就越大，因此，变压器的容量一定的状况下，其所能负载的设备总功率就相对越少。 线路的铜损大

线路铜损公式如下:

23 310()P I R kw c

-∆=⨯⨯ （2） 把(1)代入其中就得到下式:

2

32223222 3103cos 101()cos cos P P R UP P R kw K U ϕ

ϕϕ

--∆=⨯⨯⨯⨯==⨯ （3） 由此可见，设备的铜损正比于电流的平方，从而反比于功率因数的平方，功率因数越低，则电气设备中的铜损就越大，效率也就越低，与此相似，当系统的功率因数很低，对于传递同样的功率，则电流加大。所以若导线尺寸相同，则电能传输系统意味着有更大的能量损失，或者说，对于同样的能量损失，要求有更粗的导体。

投资高

3cos P I c U ϕ= （4） 由上式可知，对于一给定的负荷，在低功率因数下，母线的截面、保护开关的导电面积，都必须加大才能通过更大的电流，故此，投资亦需增加。

四、影响功率因数的主要原因

异步电动机及变压器的负载情况。

异步电动机的功率因数与负载密不可分，在额定负载时功率因数在 以上，而在空载时负载率

0 25% 50% 75% 100% cosφ

变压器消耗的无功功率约为其额定容量的10%～15%,空载时的无功功率约为满载时的1/3。

因此，要提高功率因数就要尽量避免电动机与变压器的空载或轻载运行。

供电电压。

当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

用电设备自身的功率因数。

电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率。

交流异步电机和变压器的材质选用对功率因数有一定影响。

五、提高功率因数的方法

提高功率因数的方法很多, 但总的来说可以归结为两大类: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。

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90°，而纯电容的电流则超前于电压90°，电容中的电流与电感中的电流相差180°，能相互抵消。

电力系统中的负载大部分是感性的，因此电流将总滞后电压一个角度，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：

5.2.1 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。

5.2.2 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）。

5.2.3 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。