談低壓配電網(wǎng)功率因數(shù)對(duì)供電企業(yè)影響

蔡建明　舒東陽

摘要：在我國現(xiàn)階段的供電企業(yè)供電中，配電網(wǎng)功率因數(shù)是影響供電企業(yè)送電能力與效率等的重要因素，如果配電網(wǎng)功率因數(shù)過低，就會(huì)導(dǎo)致輸電線路的電能損失，還會(huì)影響電源設(shè)備的正常使用，不利于用戶的電力使用，還會(huì)增加用戶的電費(fèi)支出，不利于供電企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。本文對(duì)低功率因數(shù)對(duì)供電企業(yè)的影響進(jìn)行論述，并針對(duì)配電網(wǎng)功率因數(shù)分析影響供電企業(yè)配電網(wǎng)功率因數(shù)的因素，以無功補(bǔ)償為基礎(chǔ)提出幾點(diǎn)解決這一問題的具體措施，旨在提升供電企業(yè)的配電網(wǎng)功率因數(shù)。

關(guān)鍵詞：低壓；配電網(wǎng)；功率因數(shù)；供電企業(yè)

一、低功率因數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的危害

（一）增加輸電線路的電能損失

當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)小于1時(shí)，即電流和電壓之間存在相位差時(shí)，電流可以被分成兩個(gè)分量，一個(gè)是與電壓具有相同相位的有源元件，而另一個(gè)是與電壓具有90°相位差的電抗元件。

由于功能傳輸是通過有功電流來實(shí)現(xiàn)的，因此在電源和負(fù)載之間交換的能量通過無功電流來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電壓和有功功率恒定時(shí)，電流的有功分量在不同的功率因數(shù)cosφ下是不變的，無功分量隨功率因數(shù)的變化而變化。功率因數(shù)越低，能量交換越大。

當(dāng)負(fù)載接收到來自電源的相同有功功率時(shí)，傳輸線的負(fù)載電流與負(fù)載功率因數(shù)成反比。在傳輸線路參數(shù)不變的情況下，線路總阻抗不變，線路功率不變，損耗與負(fù)載電流平方成正比。因此，輸電線路上的電能損失也就同負(fù)載功率因數(shù)的平方成反比，既負(fù)載功率因數(shù)越小，線路的功率損失越大。

（二）使電源設(shè)備不能充分利用

發(fā)電機(jī)和變壓器的額定容量根據(jù)額定電壓和額定電流設(shè)計(jì)。額定電壓和額定電流以及產(chǎn)品。它表示電機(jī)的額定容量在數(shù)值上等于允許發(fā)出的最大平均功率。

當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)小于1時(shí)，電壓發(fā)電機(jī)的電流不允許超過額定值。顯然，此時(shí)發(fā)電機(jī)的有功功率越小，無功功率越大，無功功率越大，電路與電源之間的能量交換規(guī)模越大，發(fā)電機(jī)組的使用效率越低。同時(shí)，與發(fā)電機(jī)一起使用的原動(dòng)機(jī)和變壓器不能充分利用。

（三）使線路電壓降增大，降低電能質(zhì)量

當(dāng)功率因數(shù)越低，輸電線上輸送的電流就越大，在線路上產(chǎn)生的電壓降也就越大，電能質(zhì)量降低，滿足不了用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求。為了提高電壓，在電力系統(tǒng)中必須裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備，如帶電負(fù)荷調(diào)壓器等。

（四）增加用戶的電費(fèi)支出

從用戶的角度，供用電規(guī)則規(guī)定，變壓器容量在100kVA及以上的電力用戶將執(zhí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)。用戶的負(fù)載功率因數(shù)越低，供電部門收取的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)越多，這樣就大大的增加了用戶的電費(fèi)支出，從而增加了用戶產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

二、影響功率因數(shù)的主要因素

（一）電感性設(shè)備和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

大量的感應(yīng)設(shè)備，如異步電機(jī)、感應(yīng)爐和交流焊機(jī)是無功功率的主要消費(fèi)者。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，在工礦企業(yè)消耗的全部無功消耗中，異步電動(dòng)機(jī)的無功消耗量占60%-70%；而異步電動(dòng)機(jī)卸載時(shí)消耗的無功功率占電動(dòng)機(jī)總無功功率的60%-70%。因此，為了提高異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，必須防止電動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，盡可能提高負(fù)載率。電力變壓器消耗的無功功率一般為其額定容量的10%-15%左右，其無功無功功率約為滿負(fù)荷的1/3。因此，為了提高電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)長期怠速運(yùn)轉(zhuǎn)或處于低負(fù)荷狀態(tài)。

（二）供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大影響

當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的110%時(shí)，一般無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

（三）電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

以上論述了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。

三、低壓網(wǎng)的無功補(bǔ)償

（一）無功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

一般來說，隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償以及跟蹤補(bǔ)償是低壓無功補(bǔ)償?shù)闹饕椒ā?/p>

1、隨機(jī)補(bǔ)償

根據(jù)電力設(shè)備對(duì)無功功率的需求，電氣設(shè)備與多個(gè)低壓電容器組并聯(lián)，共用一組斷路器的方法稱為隨機(jī)補(bǔ)償。主要補(bǔ)償勵(lì)磁和無功功率/隨機(jī)補(bǔ)償可以很好地限制農(nóng)網(wǎng)無功峰值負(fù)荷。該方法適用于補(bǔ)償連續(xù)運(yùn)行和大容量無功功率消耗，例如：異步電動(dòng)機(jī)。采用隨機(jī)補(bǔ)償方式，當(dāng)功率設(shè)備停止運(yùn)行，補(bǔ)償裝置也將退出，不僅不會(huì)被動(dòng)反轉(zhuǎn)，而且不需要多次調(diào)整容量。隨機(jī)補(bǔ)償具有投資少、安裝方便、維護(hù)簡單、事故率低的優(yōu)點(diǎn)。

2、隨器補(bǔ)償

低壓電容器連接配電變壓器次級(jí)側(cè)、空載無功功率無功補(bǔ)償補(bǔ)償方法稱為后續(xù)補(bǔ)償。配電變壓器的無功功率負(fù)荷主要為空載勵(lì)磁和無功功率，農(nóng)網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分為配電變壓器的空載無功功率。輕負(fù)載配電變壓器的損耗較大，不僅增加了電費(fèi)，單價(jià)也會(huì)影響同一電網(wǎng)的相同電價(jià)。后繼補(bǔ)償是無功補(bǔ)償中常用的方法之一。跟隨者補(bǔ)償具有接線簡單、空載無功功率有效補(bǔ)償、當(dāng)場無功平衡等優(yōu)點(diǎn)。它不僅提高了配電變壓器的利用率，而且大大降低了無功損耗，其經(jīng)濟(jì)效果非常顯著。

3、跟蹤補(bǔ)償。

使用無功功率補(bǔ)償裝置作為控制裝置，為大用戶補(bǔ)償電容器組的方法稱為跟蹤補(bǔ)償。該方法適用于100KVA以上的配電變壓器用戶，可以采用跟蹤補(bǔ)償代替隨機(jī)補(bǔ)償和從機(jī)補(bǔ)償，補(bǔ)償效果良好。跟蹤補(bǔ)償方法具有操作靈活、維護(hù)工作量小的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，比隨機(jī)補(bǔ)償和后續(xù)補(bǔ)償更可靠。跟蹤補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、初期投資大。

（二）采用合適的措施提高自然功率因數(shù)

沒有必要投資任何設(shè)備。僅使用管理或技術(shù)方法來減少電力設(shè)備的無功功率的方法被稱為增加自然功率因數(shù)。這是一種提高功率因數(shù)的非常經(jīng)濟(jì)的方法。

1、使用合理的電機(jī)

選擇電機(jī)時(shí)，不僅要注意電機(jī)的機(jī)械特性，同時(shí)要注意到電動(dòng)機(jī)的電氣規(guī)格。選擇合適的電動(dòng)機(jī)以高負(fù)載率運(yùn)行。

2、確保異步電動(dòng)機(jī)維修的質(zhì)量

異步電動(dòng)機(jī)定子氣隙的變化有對(duì)其無功功率影響很大。因此，為防止功率因數(shù)下降，在檢查時(shí)不要增加電機(jī)氣隙。

3、采用同步或異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行補(bǔ)償

為了使同步電動(dòng)機(jī)向電網(wǎng)提供無功功率，可以通過調(diào)整電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流使其處于過激狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。這樣既可以減少電網(wǎng)輸送的無功功率，還可以提高功率因數(shù)。

4、選擇合適變雎器容量來提高運(yùn)行效益

為了使負(fù)載率提高到最佳值，采取撤、換、并、停等方法改造負(fù)載率低的變壓器，從而達(dá)到改善自然功率因數(shù)的目的。

（三）功率因數(shù)的人工補(bǔ)償？

功率因數(shù)是工廠電氣設(shè)備使用狀況的重要指標(biāo)，也是確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。僅靠提高自然功率因數(shù)，供電公司已不能滿足工廠的功率因數(shù)要求。工廠本身也需要安裝補(bǔ)償裝置來手動(dòng)補(bǔ)償功率因數(shù)。靜電電容補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償用于電氣設(shè)備的手動(dòng)補(bǔ)償。

四、 結(jié)語

總而言之，在我國現(xiàn)階段供電企業(yè)的發(fā)展中，配電網(wǎng)功率是影響其供電能力與效率發(fā)熱重要影響因素，低配電網(wǎng)功率無疑是不利于工廠的資源消耗與供電輸出功率的，對(duì)于電源設(shè)備的使用以及用戶的電費(fèi)支出都具有消極的影響。因此，為解決這一問題，應(yīng)采取合理的措施提升電網(wǎng)功率因數(shù)。

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