浅谈提高自然功率因数的方法

浅谈提高自然功率因数的方法

摘要：自然功率因数的高低主要取决于用电设备负荷的性质，因此，我们可以从这个角度进一步分析，即通过对电动机、变压器、电缆及架空线几何间距的合理选择与控制，以及星角变换、调整负荷等方法实现自然功率因数的提高，从而为发、供电和用电等部门带来更大效益。

关键词：自然功率因数电动机变压器星角变换负荷

前言：自然功率因数是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备负荷的性质，如电阻性用电设备（白炽灯、电阻炉等）的功率因数就比较高，而电感性用电设备（荧光灯、异步电动机等）的功率因数就比较低。

如果能有效提高系统的自然功率因数，就能够使发、供电和用电等部门均得到明显的效益。提高自然功率因数是指不用任何补偿设备，采用降低各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，是最经济的提高功率因数的方法。

1.电动机

1.1 合理地选择和使用电动机

无功功率用于感应电动机励磁占电力系统总无功功率的70%左右，合理选用感应电动机，是提高自然功率因数的重要措施之一。因此，应保证电动机在75%以上的负荷状态下运行，尽量减少备用容量，否则不仅降低功率因数，增加电耗，而且也增加设备及供电系统的投资。

1.2 适当降低电动机运行电压

由异步电动机的无功功率与端电压的关系曲线可知，对于轻载运行电动机，可适当降低运行电压，以提高自然功率因数和节约电力、电能。降低运行电压的方式有两种：（1）对于有专变供电的电动机，可改变变压器的分接开关，或加装专用自耦接触式调压器、旋转式感应调压器和补偿式调压器，以适当降低电动机供电电压；（2）改变电动机内部接线。对于轻载电动机可将三角形接线改为星形接线（适用于负荷率为40%及以下）来降低电动机运行电压，提高自然功率因数及效率。

1.3 安装空载自动断电装置

对于存在周期性空载运行的电动机，可安装空载自动断电装置，以控制电动

机的空载损失。因为空载时电动机消耗的无功功率占额定负荷时所消耗的无功功率的60% ～70%，所以，此办法可以使电动机的自然功率因数显著提高。

1.4 提高电动机的检修质量

由于震动或弯曲，以及轴承的磨损或偏心，使电动机的气隙不均或过大，以及磁阻增大，导致电动机的无功功率需求量增加。因此，应定期检修电动机并提高检修质量。电动机是运行费用大于成本费用的机械设备，必要时应淘汰旧电动机，更换为新电动机。

2.变压器

2.1 合理选择与使用变压器

合理选择变压器的容量，低损耗变压器的最佳负荷率为50%。及时切除空载变压器，减少变压器的空载损失。对变压器实行并联运行以及对并联运行的变压器根据其负荷变化的特点实行经济运行。根据电网运行电压情况及时调整变压器的分接开关，防止变压器过激磁。

2.2 均衡变压器负荷

对于多台变压器的用户，均衡各变压器负荷可以减少变压器阻抗中的无功损耗，因而提高负荷的自然功率因数。均衡变压器的负荷还有降低变压器有功损耗、改善电压质量等作用。与此相似，当有多回低压架空线平行架设时，将其改造为并联运行，亦可以减少有功损耗、无功损耗和电压损耗，同时还可以改善电压偏低时电动机的启动条件。

2.3 停运空载变压器

变压器空载时的无功损耗为，停运空载变压器可以减少无功损耗，提高自然功率因数。例如，某S N ＝100kV A 的变压器，I0 % ＝2.5，则停运空载变压器可节省2.5kvar 无功功率，同时还可以节省有功损耗。

3.采用电缆供电或减小架空线几何均距

在经济条件许可的情况下，采用电缆供电可提高自然功率因数。这是因为电缆线路的电抗为零，因而电缆供电没有无功损耗。此外，电缆线路的电容电流较大，有一定的无功补偿作用。减小架空线几何均距可以减小线路电抗，从而减少线路的无功损耗，达到提高自然功率因数的目的。采用小截面多回路的供电方式，也可以减小线路电抗，从而减少线路无功损耗。

4.星角变换

利用星形—三角形变换提高自然功率因数对于三角形接法的轻载电动机可

以改为星形接法，实行降压运行，以达到提高自然功率因数和节约电力的目的。但是，这种改接方法必须满足两个条件：（1）电动机必须具有在临界负荷率以下稳定运行的工作状态；（2）在大于临界负荷率区，应无星形接法稳定运行的工作状态。

当电动机长期处于临界负荷率βL 以下工作状态时，直接将电动机改为星形接法，其提高的功率因数和节电效果最为明显。当电动机处于轻载、重载两档运行时，采用三角形一星形自动切换装置，可较好地提高功率因数而获得节电效果。只有当电动机负荷率β小于βL 时，实行三角形—星形改接才有实际意义。由于电机极数不同，临界负荷率βL 就不同。

实践证明，当电动机从空载至30%负荷变化时，由三角形变为星形运行，其效率和功率因数的提高都是十分显著的。

5.调整负荷，实现均衡用电

供电电网负荷的大幅度变化，将增加供电设备的容量和线损。因为负荷曲线峰谷差大，则负荷曲线形状系数K 值也大。根据计算电能损耗的等值功率法，在供电量相同的情况下，等效功率大，无功电能损耗也大。如果K＝1 时，无功线损为100%，则当K＝1.05时，线损增加10%；当K＝1.1时，线损增加21%；当K＝1.2时，线损增加44%。因此，搞好调整负荷工作是降损节电的重要环节之一。在供用电管理工作中，应当重视负荷调整，实行高峰让电、限电，有计划地安排中午、后夜填谷负荷。

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