功率因数补偿在工厂供电中的应用要点

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如何提高工厂供电系统的运行效率 ? 合理的功率因数补偿是一个不错的选择。功率因数对整个供电系统来说是一个很重要的技术参数。它是衡量电气设备效率高低的一个系数, 它的大小直接影响到变配电设备输出有功功率的能力. 功率因数低, 降低了设备的利用率, 增加了线路供电损失。供电部门对用功率因数有一定的标准要求, 目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9~1之间。

1功率因数对工厂供电的影响

功率因数是指在交流电路中 , 电压与电流之间的相位差(Φ的余弦,用符号c o s Φ表示, 在数值上, 功率因数是有功功率和视在功率的比值,即

cosΦ=P/S。

在工厂供电系统中 , 绝大多数用电设备都具有电感性, (如感应电动机、电力变压器、电焊机等, 这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率, 还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下,无功功率增加 , 就会降低供电系统的功率因数。从而给供电系统带来不良影响。提高工厂的功率因数, 不但有助于改善供电系统供电质量, 而且减少无功损耗可实现节能的目的, 目前通过改善工厂功率因数的方法,以成为工厂节约电能的一个主要途径。

2提高功率因数的益处

(1通过改善功率因数,减少了供电系统中的电气元件, 不但减少了投资费用, 而且降低了本身电能的损耗。

(2藉由良好功因值的确保,从而减少供电系统中的电压损失, 可以使负载电压更稳定, 改善电能的质量。

(3在既有设备容量不变的情况下,装设电容器后, 可以提高功率因数, 增加负载的容量。例如,一台800kVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时:补偿前:800×0. 8=640kW补偿后:800×0.98=784kW。同样一台800k V A的变压器 ,功率因数改变后, 它就可以多承担144kW的负载。

3功率因数补偿的几种方法

功率因数补偿可分为提高自然功率因数和采用人工补偿两种方法。 3. 1提高自然因数法

(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。

3. 2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 , 因此总电流将滞后电压一个角度, 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 :(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。 (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。 (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。

但是, 采用电容器补偿功率因数, 也存在这一些弊端。有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等; 可饱和设备如变压器、电

动机、发电机等; 电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等,这些设备均是主要的谐波源,运行时将产生大量的谐波。

谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害, 主要表现为产生谐波附加损耗, 使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。

并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用, 使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外,谐波电流叠加在电容器的基波电流上, 会使电容器的电流有效值增加, 造成温度升高, 减少电容器的使用寿命。谐波电流使变压器的铜损耗增加,引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时,可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。

因此 , 如果系统量测出谐波含量过高时, 除了电容器端需要串联适宜的调谐电抗外, 并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。

通过研究发现个别补偿法适合用于低压网络, 优点是补偿效果好, 但缺点是电容器利用率低。集中补充法优点: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。分组补偿法优点是电容器利用率较高且补尝效果也较理想。因此根据我厂的实际用电情况分组补偿方法更适合。

4结语

(1提高功率因数的益处有减少了供电系统中的电气元件, 减少供电系统中的电压损失, 增加负载的容量。

(2功率因数对整个供电系统来说是一个很重要的技术参数。功率因数补偿的几种方法:可分为提高自然功率因数和采用人工补偿两种方法。根据我厂的实际用电情况分组补偿方法更适合。

参考文献

[1]高吉祥 .数字电子技术 [M ]. 北京 :高等

教育出版社,2003.

[2]张义和.ProtelDXP电路设计大全[M].北