功率因數(shù)低的影響及補(bǔ)償方式

1、.、八、一前言在現(xiàn)代用電企業(yè)中，有數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng) 中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需提供大量的無(wú)功功率。系統(tǒng)中各種無(wú)功功率輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對(duì)無(wú) 功功率的需求， 否則會(huì)產(chǎn)生一系列的影響， 對(duì)系統(tǒng)和用戶設(shè)備的安全運(yùn)行及使用 壽命造成很大危害。功率因數(shù)是無(wú)功功率與視在功率的比值，當(dāng)無(wú)功功率不足時(shí)，直接導(dǎo)致功率 因數(shù)偏低。1 功率因數(shù)偏低所帶來(lái)的不良影響如果企業(yè)自然平均功率因數(shù)在之間，企業(yè)消耗電網(wǎng)的無(wú)功功率約占消耗有 功功率的60%90%當(dāng)功率因數(shù)從提高到時(shí)，有功損耗將降低20%45%則無(wú) 功消耗只占有功消耗的 30%左右。功率因數(shù)的偏低不

2、僅是系統(tǒng)中的無(wú)功功率消耗過(guò)大，還會(huì)產(chǎn)生其他的危害：1網(wǎng)絡(luò)的損耗大補(bǔ)償前后線路傳送的視在功率不變， 較低的功率因數(shù)增加了變壓器及有 關(guān)電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電能損耗，直接增加用電費(fèi)用的支出。2網(wǎng)絡(luò)輸送容量低在變壓器容量一定的情況下，如果功率因數(shù)低，則系統(tǒng)傳送的有功功率 也低，從而無(wú)法使設(shè)備的效率得到充分的利用，直接為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。3用戶側(cè)電壓偏移當(dāng)功率因數(shù)偏低時(shí)， 設(shè)備的電壓變化大， 無(wú)功損耗也大， 設(shè)備老化加速， 容易造成設(shè)備使用壽命縮短，影響設(shè)備運(yùn)行，使安全問(wèn)題增加和設(shè)備的原有 設(shè)計(jì)壽命大打折扣。 由于設(shè)備維護(hù)及因設(shè)備故障而造成停產(chǎn)會(huì)給企業(yè)造成嚴(yán) 重的經(jīng)濟(jì)損。4加收力率電費(fèi)（罰款） 我國(guó)供用

3、電規(guī)則規(guī)定，工業(yè)用戶和裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用 戶，功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到以上；凡是功率因數(shù)達(dá)不到上述規(guī)定的用戶，電業(yè)部門 對(duì)其加收一部分電費(fèi)力率電費(fèi)（罰款） 。具體按照功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi) 辦法執(zhí)行。2 提高功率因數(shù)意義在實(shí)際工作中，提高功率因數(shù)意味著：1）提高用電質(zhì)量，減少電力線路的電壓損失，改善設(shè)備運(yùn)行條件，可保證 設(shè)備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。2）可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費(fèi)開支。例如：當(dāng) cos?=時(shí)的 損耗是 cos?=1 時(shí)的 4 倍。3）由于減少了電網(wǎng)無(wú)功功率的輸入，降低系統(tǒng)的能耗，從而能提高企業(yè)用 電設(shè)備的利用率，進(jìn)一步充分發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備潛力，給用電企業(yè)帶來(lái)

4、效益。4）可減少線路的功率損失及輸送同容量有功的電流，提高電網(wǎng)輸電效率。5）因發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量的限定，故提高cos?也就使發(fā)電機(jī)能多出有功功率， 即減少有功損失，又使線路及變電設(shè)備的容量降低。因此在實(shí)際用電過(guò)程中， 提高負(fù)載的功率因數(shù)是最有效地提高電力資源利用 率的方式。3 常見的補(bǔ)償方式 通過(guò)人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)，一般多采用電力電容器補(bǔ)嘗無(wú)功，即：在感性 負(fù)載上并聯(lián)電容器。 在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器的無(wú)功功率來(lái)補(bǔ) 償感性負(fù)載的無(wú)功功率，從而減少甚至消除感性負(fù)載于電源之間原有的能量交 換。（并不是經(jīng)補(bǔ)償后的功率因數(shù)越高越好，因?yàn)檠a(bǔ)償裝置消耗有功發(fā)出無(wú)功， 隨著補(bǔ)償容量的增加，其有

5、功損耗也增加，初投資增大。 ）按分類方式不同，常 見的補(bǔ)償方式有以下幾種：1 集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償；就地補(bǔ)償就地補(bǔ)償：即在用電設(shè)備附近按其本身無(wú)功功率的需要量裝設(shè)電容器組， 與 用電設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行和斷開，也就是再實(shí)際中將電容器直接接在用電設(shè)備附 近。適合用于低壓網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)嘗效果好，缺點(diǎn)是電容器利用率低。分散補(bǔ)償： 即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它 可與工廠部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投入或切除， 也就是在實(shí)際中將電容器分別安裝在 各車間配電盤的母線上。 優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠。 因?yàn)橹灰谟秒娫O(shè)備上并聯(lián)一臺(tái)合 適的專用電容器就可以， 不需要外加其它保護(hù)裝置； 能提高低壓電網(wǎng)的功率因

6、數(shù)，降低了線損，無(wú)功補(bǔ)償效果顯著；具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；提高了低壓線 路的功率因數(shù)，減少線路末端電壓波動(dòng)。 缺點(diǎn)是對(duì)減少變壓器銅損效果不太理想。 就目前來(lái)講，該種補(bǔ)償方法是綜合效果比較折中的一種補(bǔ)償方式。集中補(bǔ)償： 即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線上。在 實(shí)際中會(huì)將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上， 電容器組的容量按配電所的 總無(wú)功負(fù)荷來(lái)選擇。優(yōu)點(diǎn) : 是電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電 線路的無(wú)功負(fù)荷， 并可以根據(jù)負(fù)荷情況自動(dòng)調(diào)節(jié)總無(wú)功量， 對(duì)減少變壓器銅損效 果顯著，缺點(diǎn) : 不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功負(fù)荷。對(duì)負(fù)荷配電線路沒(méi)有任 何效果。2 統(tǒng)一補(bǔ)償、分相補(bǔ)

7、償：統(tǒng)一補(bǔ)償：三相電容自動(dòng)補(bǔ)償適用于三相負(fù)載平衡的供配電系統(tǒng)。 因三相回 路平衡，回路中無(wú)功電流相同， 所以在補(bǔ)償時(shí)， 調(diào)節(jié)無(wú)功功率參數(shù)的信號(hào)取自三 相中的任意一相， 三相同時(shí)投切可保證三相電壓的質(zhì)量。 三相電容自動(dòng)補(bǔ)償適用 于電動(dòng)機(jī)及其它三相對(duì)稱負(fù)荷的情況分相補(bǔ)償：當(dāng) 大量使用單相負(fù)荷，照明、空調(diào)等負(fù)載時(shí)，由于負(fù)荷變化的隨 機(jī)性大，容易造成三相負(fù)載的嚴(yán)重不平衡， 尤其是照明系統(tǒng)中三相不平衡更為嚴(yán) 重。如果調(diào)節(jié)補(bǔ)償無(wú)功功率的采樣信號(hào)取自三相中的任意一相， 那么將會(huì)造成未 檢測(cè)的兩相要么過(guò)補(bǔ)償，要么欠補(bǔ)償。如果過(guò)補(bǔ)償，則過(guò)補(bǔ)償相的電壓升高，造成控制、保護(hù)元件等用電設(shè)備因過(guò)電壓而損壞； 如果欠補(bǔ)償

8、， 則補(bǔ)償相的回路電 流增大，線路及斷路器等設(shè)備由于電流的增加而導(dǎo)致發(fā)熱被燒壞。 這種情況下用 傳統(tǒng)的三相無(wú)功補(bǔ)償方式， 不但不節(jié)能， 反而浪費(fèi)資源， 難以對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償 進(jìn)行有效補(bǔ)償， 補(bǔ)償過(guò)程中所產(chǎn)生的過(guò)、 欠補(bǔ)償?shù)缺锥烁菍?duì)整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn) 行帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。對(duì)于三相不平衡及單相配電系統(tǒng)采用分相電容自動(dòng)補(bǔ)償是解決上述問(wèn)題的 一種較好的辦法，其原理是通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功功率參數(shù)的信號(hào)取自三相中的每一相， 根據(jù)每相感性負(fù)載的大小和功率因數(shù)的高低進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償， 對(duì)其它相不產(chǎn)生相 互影響，故不會(huì)產(chǎn)生欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償?shù)那闆r。 在以單相負(fù)荷為主的低壓供配電系 統(tǒng)中，無(wú)功功率的補(bǔ)償應(yīng)采用分相補(bǔ)償?shù)姆椒ā?

9、 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、靜態(tài)補(bǔ)償：由于系統(tǒng)運(yùn)行情況是在不斷變化的， 所需要的無(wú)功功率也是在不斷變化， 所 以應(yīng)采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償較為合理。對(duì)于裝于就地的分散補(bǔ)償， 由于補(bǔ)償裝置隨用電設(shè)備同時(shí)投切， 當(dāng)負(fù)載較恒 定時(shí)，出于簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的考慮， 可以采用靜態(tài)補(bǔ)償?shù)霓k法進(jìn)行。 一旦系統(tǒng)的用電負(fù) 荷有波動(dòng)或負(fù)載出現(xiàn)輕微變化，裝置將無(wú)法滿足系統(tǒng)的要求。4 智能線性自動(dòng)補(bǔ)償、階躍自動(dòng)補(bǔ)償智能線性自動(dòng)補(bǔ)償是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的電氣技術(shù)，他是根據(jù)電動(dòng)機(jī)cos ©、無(wú)功功率Q和無(wú)功電流I q用可控硅技術(shù)自動(dòng)的、線性的調(diào)節(jié)電器設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償 量，使其始終工作在高效經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。階躍自動(dòng)補(bǔ)償電氣技術(shù)是根據(jù)電器設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償量， 通過(guò)交流接

10、觸器投切電 容器組實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償。4 我們的產(chǎn)品我公司產(chǎn)品是以晶閘管作為執(zhí)行元件， 用工業(yè)微電腦進(jìn)行控制， 通過(guò)跟蹤檢 測(cè)負(fù)荷的無(wú)功電流和無(wú)功功率， 對(duì)多級(jí)電容器組進(jìn)行分相投切的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝 置，它具有補(bǔ)償效果快速、準(zhǔn)確、安全、潔凈及易于控制的特點(diǎn)。此外，對(duì)高端 用戶還可采用分相補(bǔ)償， 可以對(duì)不平衡的無(wú)功功率進(jìn)行完全補(bǔ)償， 這是以往的補(bǔ) 償裝置難以勝任的。 另外，由于采用先進(jìn)的控制技術(shù)， 完全克服了電容器投入時(shí) 的過(guò)渡過(guò)程， 即完全消除合閘涌流。 采用微機(jī)保護(hù)等手段極大的增加了產(chǎn)品的可 靠性，使本產(chǎn)品能夠安全的運(yùn)行在各種惡劣的工況下。 同時(shí)針對(duì)變壓器的運(yùn)行情 況，我們產(chǎn)品同時(shí)還具備電能參數(shù)測(cè)試紀(jì)錄功能，紀(jì)錄間隔在 1-10 分鐘，最大 可保存時(shí)間 192 天，紀(jì)錄內(nèi)容包括三相電壓、三相電流，三相有功、三相無(wú)功、 三相功率因數(shù)、電容投切時(shí)間、組數(shù)、停電時(shí)間、三相用電量等，并通過(guò)無(wú)線方 式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。采用電容器預(yù)充電技術(shù)，結(jié)合微電腦、專用測(cè)相芯片等技術(shù)手段，使本產(chǎn) 品完全消除了電容投切時(shí)的涌流現(xiàn)象。 同時(shí)獨(dú)有的軟件技術(shù)能夠保證產(chǎn)品在長(zhǎng)期 的惡劣工作環(huán)境下穩(wěn)定可靠。用晶閘管等半導(dǎo)體材料作為開關(guān)元件， 其響應(yīng)時(shí)間非常短 （微秒級(jí)），同時(shí) 微電腦的巡測(cè)也能做到真正動(dòng)態(tài)響應(yīng)， 使