浅谈功率因数与节能的关系

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浅谈功率因数与节能的关系
徐凤
（黑龙江省鸡西矿业集团安全技术培训中心，黑龙江鸡西158100）
摘要：随着国有煤矿用电量的不断增加，电费已经是煤矿整个经营成本的重要组成部分之一。

据统计，电费成本已占国有煤矿整个经营成本的前三位。

如何节约电能、降低电费，最大限度地减少电能损耗和功率损耗，已成为煤矿企业中一个重要课题。

文中简要探讨了功率因数与节约电能的关系，叙述了几种提高电力系统功率因数及低压无功补偿的方法，其社会效益和经济效益是非常显著的。

关键词：功率因数；节电；经济效益
功率因数是指电力网中线路和视在功率供给有功功率的消耗所占百分比。

在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视车功率将大部分用来供给有功功率。

以减少无功功率的消耗，用户功率因数的高低，对于煤矿用电设备的充分利用，有着明显的影响。

适当提高用户的因数，不但可以充分发挥供电设备的生产能力，减少线路损失，改善供电质量，而且可以提高煤矿用电设备的工作效率和为煤矿节约电能。

因此，对煤矿企业特别是煤矿井下电网来说，若能有效地搞好低压补偿，提高功率因数不但能有效地降低电能损失，减少电费，其社会效益、经济效益、推动煤矿又好又快地发展的作用都会是非常显著。

1影响功率因数的主要原因
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作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，则功率因数便能够提高。

在极端情况下，假如当Ｑ＝０时，则功率因数ｃｏｓφ＝１，因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。

１．１异步电动机和变压器是耗用无功功率的主要设备，异步电动机的定子与转子之间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的只要因素。

而异步电动机所耗用的无功功率是其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值的俩部分组成，所以要改善异步电动机的功率因数，就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率，变压器消耗无功的主要成分是他的空载无功功率，为了改善煤矿井下供电系统的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低压低载运行状态。

１．２供电电压超出规定范围时，也会给功率因数造成很大的影响。

当供电电压高于额定值１０％时，由于磁力饱和的影响，无功功率将会增加得很快，经过统计表明，当供电电压为额定值的１１０％时，无功功率将增加３５％左右。

当供电电压低于额定值时，无功功率也响应减少而使其功率因数有所提高。

但供电电压降低则会影响电气设备的正常运转。

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。

综上所述，可以看出功率因数与节约电能、降低电费之间的相互关系。

同时了解了影响电力系统功率因数的一些主要因素。

因为煤矿井下９８％以上都采用异步电动机做动力，变压器数量较多，供电电压多数在１１４０Ｖ、６６０Ｖ、３８０Ｖ和１２７Ｖ，所以提高功率因数对煤矿节约电能、降低成本有着至关重要的作用。

对此，我们必须采用一些行之有效的，能够使低压供电网功率因数提高的使用方法，使煤矿井下低压电力网能够实现无功就地平衡，达到降损、节能的效果。

2低压电网无功补偿的几个方法
低压网无功补偿通常采用随机补偿、随器补偿，跟踪补偿三种方法，这三种方法都具有投资少、安装容易、便于管理、运行可靠等特点，下面简单给予介绍。

２．１随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电机并接，通过控制、保护装置与电动机同时同切。

随机补偿实用与补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此中方式可以较好地限制电网无功峰荷。

随机补偿的优点是：电器设备运行时无功补偿投入，电器设备停止运行时补偿设备退出，不需要频繁调整补偿容量，具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等。

２．２随器补偿
随器补偿只指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器的二次侧，以补偿变压器空载无功的补偿方式。

变压器空载或轻载时的无功负荷。

主要是指变压器的空载励磁无功，这部分损耗比例较大，从而导致电费的增加。

随器补偿的优点；接线简单、维护管理方便、能有效地补偿变压器空载无功，降低无功损耗，具有较高的经济性，是理想的手段之一。

２．３跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在供电母线上的供电方式，适用与１００ＫＶＡ以上的专用变压器，可以代替随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是：运行方式灵活、维护量小、使用寿命长、运行可靠、在煤矿井下变电所投用非常适用，但控制保护装置复杂、首期投资较大。

3采取适当方法提高系统自然功率因数
用提高自然功率因数的方式来节约电能就是在不添加任何补偿装置，采用降低各种用电设备所需的无功功率来提高功率因数的方法，它不需增加投资，是经济实用提高功率因数的方法。

３．１合理使用电动机
合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行，选择电动机时，既要注意其机械性能，又要考虑其电器指标，若电动机长期处于低负载下运行，既增加电能损耗，同时又使效率显著恶化，因此，从节约电能、提高效率的观点出发，必须合理的选择电动机的容量。

３．２提高异步电动机的检修质量
实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动以及电动机定子、转子见的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。

因此，检修电动机时必须严格检修质量，最大限度地达到出厂时的技术要求。

３．３采用同步电动机或者异步电动机同步运行的方式提高功率因数
由于电动机的原理知道，只要调节电动机的直流励磁电流，使其成过激状态，便可向电网输出无功，从而达到提高低压电网功率因数的目的。

３．４合理选择变压器的容量，改善变压器的运行方式
对负载率比较低的变压器要采用：撤、换、并、停等变压器，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率数。

结束语
本文探讨了功率因数与节能降损的关系，提高功率因数的几个方法。

针对煤矿井下供电网路的供电特点，对年产１００万吨的矿井，提高功率因数按最少估算，每年可节约电费１００万元以上。

因此，提高功率因数，补偿无功对煤矿企业的经济效益、社会效益、对煤矿又好又快的发展都会有明显的推进作用。

作者简介：徐凤，女，工程师，1986年毕业鸡西工学院。

现在鸡西矿业集团安全技术培训中心任实验教师。

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