| 标题 | 低压网功率因数对供电企业的影响 |
| 范文 | 丁红军 摘要:对广大供电企业来说,用户功率因数的高低,直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗,关系到供电线路的电压损失和电压波动,而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量,这是众所周知的道理。文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种使用方法,以及确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。 关键词:功率因数;影响因素;补偿方法;容量确定 用户功率因数的高低,对于电力系统发、供、用电设备的充分利用,有着显著的影响。适当提高用户的功率因数,不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量,而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此,对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说,若能有效的搞好低压补偿,不但可以减轻上一级电网补偿的压力,改善提高用户功率因数,而且能够有效地降低电能损失,减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。 1 影响功率因数的主要因素 1.1 电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备 大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%～70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。 1.2 供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响 当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。 1.3 电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响 综上所述,我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素,因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法,使低压网能够实现无功的就地平衡,达到降损节能的效果。 2 低压网的无功补偿 2.1 低压网无功补偿的一般方法 低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种:随机补偿、随器补偿和跟踪补偿。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。 2.1.1 随机补偿 随机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。此种方式可较好地限制农网无功峰荷。 随机补偿的优点是: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,不会造成无功倒送,而且不需频繁调整补偿容量。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。 2.1.2 随器补偿 随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧,以无功补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功,配变空载无功是农网无功负荷的主要部分,对于轻负载的配变而言,这部分损耗占供电量的比例很大,从而导致电费单价的增加,不利于电费的同网同价。 随器补偿的优点:接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功,限制农网无功基荷,使该部分无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低无功网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 2.1.3 跟踪补偿 跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置,将低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户,可以替代随机、随器两种补偿方式,补偿效果好。 跟踪补偿的优点是运行方式灵活,运行维护工作量小,比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时,应优先选用跟踪补偿方式。 2.2 采用适当措施,设法提高系统自然功率因数 提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资,仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率,这是一种最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施做一些简要的介绍。 2.2.1 合理选用电动机 合理选择电动机,使其尽可能在高负荷率状态下运行。在选择电动机时,既要注意它们的机械特性,又要考虑它们的电气指标。举例说,三相异步电动机(100KW)在空载时功率因数仅为0.11,1/2负载时约为0.72,而满负载时可达0.86。所以核算负荷小于40%的感应电动机,应换以较小容量的电动机,并合理安排和调整工艺流程,改善运行方式,限制空载运转。故从节约电能和提高功率因数的观点出发,必须正确合理的选择电动机的容量。 2.2.2 提高异步电动机的检修质量 实验表明,异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动是对异步电动机无功功率的大小有很大影响。因此检修时要特别注意不使电动机的气隙增大,以免使功率因数降低。 2.2.3 采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿 由电机原理可知,同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小,而无功取决于转子中的励磁电流大小,在欠激状态时,定子绕组向电网“吸取”无功,在过激状态时,定子绕组向电网“送出”无功。因此,只要调节电机的励磁电流,使其处于过激状态,就可以使同步电机向电网“送出”无功功率,减少电网输送给工矿企业的无功功率,从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流,使其呈同步电动机运行状态,这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流,使其呈过激状态,即可以向电网输出无功,从而达到提高低压网功率因数的目的。 2.2.4 正确选择变压器容量提高运行效益 对于负载率比较低的变压器,一般采取“撤、换、并、停”等方法,使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。如:对平均负荷小于30%的变压器宜从电网上断开,通过联络线提高负荷率。 通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述,或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。知道了功率因数的提高对电力企业的深远影响,下面我们将简单介绍对用电设备进行人工补偿的方式和对补偿容量的确定方法。 据有关资料介绍,某地综合楼是集商场、银行、办公、车库、宾馆为一体的一类高层建筑,总建筑面积3.2万m2。主要用电设备有空调机组、水泵、风机及照明灯具等,其中照明灯具均为单相负荷,功率因数在0.45～0.75之间。低压有功计算负荷2815KW,其中,照明用电有功负荷1086.5KW,其它负荷基本为空调、风机、水泵、电梯等三相负荷。补偿前无功功率31872Kvar,若整体功率因数补偿到0.92,需补偿1982Kvar,补偿后无功功率1200Kvar。原设计采用低压配电室并联电容器组三相集中自动补偿,工程竣工投入使用后,经常出现仪器、灯具等用电设备烧坏或不能正常使用等情况,影响正常经营和工作。经现场测试,发现低压馈线回路三相负荷不平衡,差距很大,电流差异大,最大相电流差为900A;检测母线电压,三相母线电压有的高达260V,有的低到190V。通过分析是三相电容自动补偿造成的结果。 对于三相不平衡及单相配电系统采用分相电容自动补偿是解决上述问题的一种较好的办法,其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相,根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿,对其它相不产生相互影响,故不会产生欠补偿和过补偿的情况。 结束语 文中浅谈了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益,介绍了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的一般方法,还阐述了如何确定无功功率的补偿容量及无功功率的三种人工补偿的具体方式。 |
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