对工业企业电力用户功率因数提高的探讨
李玉贤
摘要：本文是在介绍了国家对工业企业电力用户功率因数的规定及分析影响企业用户功率因素的基础上，探讨了工业企业电力用户提高功率因数基本方法，并以东北轻合金有限公司1#变电站升级改造为例来说明提高功率因数的益处，以此为广大工业企业电力用户企业提供一份参考意见。
关键词：工业企业电力用户功率因数无功功率补偿
0 引言
工业企业电力用户是电网中的用电大户，他的用电效率的高低不仅关系到企业本身的经济利益，而且也会影响到国家电网系统的经济效益，而工业企业电力用户用电效率的高低是用功率因数来衡量的，因此国家规定高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；其它100KVA(KW)及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；趸售和农业用电，功率因数为0.8。超过或低于以上标准的，按规定比例减或增应收电费总额。为此，无论是工业企业用户还是供电企业都希望通过采用各种方法来提高功率因数从而使电力资源得到充分、合理、有效的利用，并达到节能降耗的目的。
1 影响工业企业电力用户功率因数的主要因素
影响工业企业电力用户的功率因数原因很多，主要原因如下：①大量采用感应电动机等电感性用电设备；②感性用电设备配套不合适和使用不合理，造成长期轻载或空载运行，③采用日光灯、汞灯照明时，没有配备电容器；④变电设备的负载率和年利用小时数过低。[1]
2 提高功率因数的方法
2.1 提高自然功率因数。这是一种最经济的提高功率因数的方法。提高自然功率因数的方法有：①合理选择异步电机；②避免电力变压器轻载运行；③合理安排和调整工艺流程，改善电动机设备的运行状况，提高异步电动机的检修质量；④在生产工艺条件允许的情况下，采用同步电动机代替异步电动机。
2.2 采用无功功率补偿。
①无功功率补偿的原则是对大容量、运行时间长、供电线路长的电动机等用电负荷应实行无功被偿。实行无功补偿，可以减少发电机送出的无功功率和通过线路及变压器的无功功率，所以也将减少线路和变压器中的有功功率和电能损耗，提高用电变压器和线路的利用率。[2]
②无功补偿在电力用户供配电系统中通常采用的方法主要有三种：高压集中补偿、低压集中补偿、单独就地补偿。[3]下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点：
高压集中补偿。高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。所以这种补偿方式的补偿经济效果较差，但这种补偿方式投资较少，便于集中运行维护，而且能对工厂高压侧的无功功率进行有效的无功补偿以满足工厂功率因数的要求，所以这种补偿方式在一些大中型工厂中应用比较常见。
低压集中补偿。低压集中补偿是将低压电容器组通过低压开关集中装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能够补偿车间变电所低压母线前的车间变电所和前面高压配电线路及电力系统的无功功率。这种补偿方式可以使车间主变压器的视在功率减小，从而使主变压器容量选得较小，而且这种补偿方式的低压电容器柜一般可以安装在低压配电室内，运行方便。
单独就地补偿，又称个别补偿或分散补偿。单独就地补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点,其缺点是不能全面代替高低压集中补偿。
2.3 常见的无功补偿装置有：
①并联电容补偿。②同步补偿器。③电力电容器成套补偿装置。④静止无功补偿装置。[4]
3 东北轻合金有限责任公司变电所升级改造的特点
东北轻合金有限责任公司（即101厂，以下简称东轻公司）。东轻公司主要产品为《天鹅》牌铝及铝合金板、带、箔、管、棒、型、线、锻件、粉材和镁合金型、棒、锻件、粉材等18大类、236种合金、3011个品种，它的主要用电设备是各种电机，因此他的用电量很大，每年消耗的电量1200多千瓦时，是哈尔滨电网中用电大户。东北轻合金有限公司的变电所是两台变压器并列运行，电压等级是66KV/6 KV，在未进行设备改造之前，其电网的功率因数维持在0.88以下，达不到国家规定标准，为此东轻公司受到了电业部门的处罚。
基于此原因，东轻公司对变电所进行了设备的升级改造，根据本公司的具体情况通过有关的计算设计在原有设备的基础上，安装了无功功率补偿设备，此设备是以1#主变６KV侧电压、无功功率作为控制目标，充分利用电容器的补偿作用，将功率因数控制在设定的范围。
安装的设备包括：高压真空断路器、避雷器、放电用电高压ＰＴ、串联电抗器、高压电容器、控制器、电容组微机保护等。
此设备具有以下功能：
①采用高压真空断路器，组数分为五组，可对五组电容器进行投切，每组电容器的容量是1000Kvar。
②电容器可自动循环投切，保证同一电容器组在小于放电时间内不再次投入。当某组出现故障时刻自动闭锁，不影响其它电容组的正常投切。
③可进行网络通讯、并接受调度机当地监控主机发来的命令。
④可实时显示电压、电流、功率因数及电容器的投切状态等。
⑤具有过电压保护、欠电压保护功能、测量功能及报警功能。
⑥每组电容器军设有微机保护单元。能过实现三段过流及三相不平衡保护功能，可以取代传统的继电保护和熔断器保护。
正如上所述，在东轻公司的变电所未进行改造之前，其电网的功率因数为0.88，大大低于国家的有关规定，为此，东轻公司在电业部门缴纳费用时，不仅要缴纳实际消耗的电费，而且还要缴纳电业部门的罚款，这些费用一年总计一亿多元，自从对变电所进行升级改造，安装了无功补偿设备之后，东轻公司的用电质量不仅得到了大大的改善，功率因数提高到0.93，而且同时得到了电业部门每月3万元的奖励。
4 结束语
提高功率因数，无论是对供电企业还是用户来说都有好处，具体表现在①减少供电线路的损失；②减少线路电压损失，提高电压质量；③提高发、供、用电设备的使用效率；④减少企业电费支出。在当今提倡低碳环保的社会背景下，提高功率因数，降低电能的损耗，毫无置疑是对人类社会一大贡献，其产生的社会效益也是巨大的。
参考文献：
[1]汪永华主编.工厂供电[M]北京：机械工业出版社.2007.
[2]赵楠楠.浅谈电网中无功功率补偿.中小企业管理与科技[J].2009，(2):25-26.
[3]徐滤非主编.供配电系统[M]北京：机械工业出版社2007.
[4]龚炳林.工矿企业节电措施及应用.电气时代[J].2011，(7):41-42.
本文为黑龙江农业工程职业学院科学研究项目《基于东轻公司合作进行1#变电站无功补偿装置设备改造的研究》项目成果，项目编号：201122。
摘要：本文是在介绍了国家对工业企业电力用户功率因数的规定及分析影响企业用户功率因素的基础上，探讨了工业企业电力用户提高功率因数基本方法，并以东北轻合金有限公司1#变电站升级改造为例来说明提高功率因数的益处，以此为广大工业企业电力用户企业提供一份参考意见。
关键词：工业企业电力用户功率因数无功功率补偿
0 引言
工业企业电力用户是电网中的用电大户，他的用电效率的高低不仅关系到企业本身的经济利益，而且也会影响到国家电网系统的经济效益，而工业企业电力用户用电效率的高低是用功率因数来衡量的，因此国家规定高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；其它100KVA(KW)及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；趸售和农业用电，功率因数为0.8。超过或低于以上标准的，按规定比例减或增应收电费总额。为此，无论是工业企业用户还是供电企业都希望通过采用各种方法来提高功率因数从而使电力资源得到充分、合理、有效的利用，并达到节能降耗的目的。
1 影响工业企业电力用户功率因数的主要因素
影响工业企业电力用户的功率因数原因很多，主要原因如下：①大量采用感应电动机等电感性用电设备；②感性用电设备配套不合适和使用不合理，造成长期轻载或空载运行，③采用日光灯、汞灯照明时，没有配备电容器；④变电设备的负载率和年利用小时数过低。[1]
2 提高功率因数的方法
2.1 提高自然功率因数。这是一种最经济的提高功率因数的方法。提高自然功率因数的方法有：①合理选择异步电机；②避免电力变压器轻载运行；③合理安排和调整工艺流程，改善电动机设备的运行状况，提高异步电动机的检修质量；④在生产工艺条件允许的情况下，采用同步电动机代替异步电动机。
2.2 采用无功功率补偿。
①无功功率补偿的原则是对大容量、运行时间长、供电线路长的电动机等用电负荷应实行无功被偿。实行无功补偿，可以减少发电机送出的无功功率和通过线路及变压器的无功功率，所以也将减少线路和变压器中的有功功率和电能损耗，提高用电变压器和线路的利用率。[2]
②无功补偿在电力用户供配电系统中通常采用的方法主要有三种：高压集中补偿、低压集中补偿、单独就地补偿。[3]下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点：
高压集中补偿。高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。所以这种补偿方式的补偿经济效果较差，但这种补偿方式投资较少，便于集中运行维护，而且能对工厂高压侧的无功功率进行有效的无功补偿以满足工厂功率因数的要求，所以这种补偿方式在一些大中型工厂中应用比较常见。
低压集中补偿。低压集中补偿是将低压电容器组通过低压开关集中装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能够补偿车间变电所低压母线前的车间变电所和前面高压配电线路及电力系统的无功功率。这种补偿方式可以使车间主变压器的视在功率减小，从而使主变压器容量选得较小，而且这种补偿方式的低压电容器柜一般可以安装在低压配电室内，运行方便。
单独就地补偿，又称个别补偿或分散补偿。单独就地补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点,其缺点是不能全面代替高低压集中补偿。
2.3 常见的无功补偿装置有：
①并联电容补偿。②同步补偿器。③电力电容器成套补偿装置。④静止无功补偿装置。[4]
3 东北轻合金有限责任公司变电所升级改造的特点
东北轻合金有限责任公司（即101厂，以下简称东轻公司）。东轻公司主要产品为《天鹅》牌铝及铝合金板、带、箔、管、棒、型、线、锻件、粉材和镁合金型、棒、锻件、粉材等18大类、236种合金、3011个品种，它的主要用电设备是各种电机，因此他的用电量很大，每年消耗的电量1200多千瓦时，是哈尔滨电网中用电大户。东北轻合金有限公司的变电所是两台变压器并列运行，电压等级是66KV/6 KV，在未进行设备改造之前，其电网的功率因数维持在0.88以下，达不到国家规定标准，为此东轻公司受到了电业部门的处罚。
基于此原因，东轻公司对变电所进行了设备的升级改造，根据本公司的具体情况通过有关的计算设计在原有设备的基础上，安装了无功功率补偿设备，此设备是以1#主变６KV侧电压、无功功率作为控制目标，充分利用电容器的补偿作用，将功率因数控制在设定的范围。
安装的设备包括：高压真空断路器、避雷器、放电用电高压ＰＴ、串联电抗器、高压电容器、控制器、电容组微机保护等。
此设备具有以下功能：
①采用高压真空断路器，组数分为五组，可对五组电容器进行投切，每组电容器的容量是1000Kvar。
②电容器可自动循环投切，保证同一电容器组在小于放电时间内不再次投入。当某组出现故障时刻自动闭锁，不影响其它电容组的正常投切。
③可进行网络通讯、并接受调度机当地监控主机发来的命令。
④可实时显示电压、电流、功率因数及电容器的投切状态等。
⑤具有过电压保护、欠电压保护功能、测量功能及报警功能。
⑥每组电容器军设有微机保护单元。能过实现三段过流及三相不平衡保护功能，可以取代传统的继电保护和熔断器保护。
正如上所述，在东轻公司的变电所未进行改造之前，其电网的功率因数为0.88，大大低于国家的有关规定，为此，东轻公司在电业部门缴纳费用时，不仅要缴纳实际消耗的电费，而且还要缴纳电业部门的罚款，这些费用一年总计一亿多元，自从对变电所进行升级改造，安装了无功补偿设备之后，东轻公司的用电质量不仅得到了大大的改善，功率因数提高到0.93，而且同时得到了电业部门每月3万元的奖励。
4 结束语
提高功率因数，无论是对供电企业还是用户来说都有好处，具体表现在①减少供电线路的损失；②减少线路电压损失，提高电压质量；③提高发、供、用电设备的使用效率；④减少企业电费支出。在当今提倡低碳环保的社会背景下，提高功率因数，降低电能的损耗，毫无置疑是对人类社会一大贡献，其产生的社会效益也是巨大的。
参考文献：
[1]汪永华主编.工厂供电[M]北京：机械工业出版社.2007.
[2]赵楠楠.浅谈电网中无功功率补偿.中小企业管理与科技[J].2009，(2):25-26.
[3]徐滤非主编.供配电系统[M]北京：机械工业出版社2007.
[4]龚炳林.工矿企业节电措施及应用.电气时代[J].2011，(7):41-42.
本文为黑龙江农业工程职业学院科学研究项目《基于东轻公司合作进行1#变电站无功补偿装置设备改造的研究》项目成果，项目编号：201122。
