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摘要：對廣大廠礦企業來說，功率因數的高低是關系到電能質量和電網安全、經濟運行的一個重要問題，應予以充分重視。本文集中討論了影響電力系統功率因數的幾個重要因素，提出了相應的解決措施，并結合我廠的實際情況，對利用并聯移相電容提高電網的功率因數進行了探討。

關鍵詞：電網功率因數并聯移相電容

沙隆達股份有限公司是一家以氯堿化工為基礎，農藥化工為主體，精細化工為特色的大型化工企業。主要生產能力為：農藥3萬噸，燒堿6萬噸，化工原料及中間體30萬噸，自采鹽礦20萬噸。下屬能源動力廠主要負責水、電、汽、冷等能源的管理和運行。我廠電力系統總裝機容量為47500KVA，設有一個110KV變電站、4個10KV區間變電所和4套電解整流裝置，共有電力變壓器22臺，整流變壓器4臺，年用電量2億多千瓦時，其中整流裝置用電量要占總用電量的三分之二。整流裝置平均功率因數比較高，可以達到0.95,但由于整流裝置的存在，諧波分量也比較重。其它動力負荷主要是異步電動機,平均功率因數很低,我廠主要針對低壓配電網絡進行補償,補償前整個電力系統的功率因數只有0.87,補償后整個電力系統功率因數可以達到0.95以上。

影響我廠功率因數的主要原因及對策：

一、異步電動機對功率因數的影響

我廠絕大部分動力負荷都是異步電動機,異步電動機轉子與定子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素,而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。因此，在選擇異步電動機時，既要注意它們的機械性能，又要考慮它們的電器指標，合理選擇異步電動機的型號、規格和容量，使其處于經濟運行狀態，若電動機長期處于低負載下運行，既增大功率損耗，又使功率因數和效率都顯著惡化。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確的合理的選擇電動機的容量。其次，要提高異步電動機的檢修質量，因為異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動時對異步電動機無功功率的大小有很大的影響。

二、電力變壓器對功率因數的影響

電力變壓器的無功功率消耗，是由于變壓器的變壓過程是由電磁感應來完成的，是由無功功率建立和維持磁場進行能量轉換的。沒有無功功率，變壓器就無法變壓和輸送電能。變壓器消耗無功的主要成分是它的空載無功功率，提高變壓器的功率因數就必須降低變壓器的無功損耗，避免變壓器空載運行或長期處于低負載運行狀態。

三、整流裝置對功率因數的影響

單就整流系統而言，其功率因數可達到0.95，但是由于整流系統網側電流不是正弦波，整流變壓器除向電網吸取基波電流外，還向電網送出諧波電流，嚴重影響并聯電容的運行。盡可能減少諧波分量的產生是消除整流裝置對功率因數補償設備影響的根本辦法。整流機組的網側諧波分量與等效相數有密切關系，提高等效相數是抑制諧波產生的有效措施。我公司整流系統共有四臺整流變壓器，為提高等效相數，我們分別將整流變壓器接成△/△▽和Y/△▽，從而組成12相整流系統，這時單套6脈波整流的工作原理不變，只是一臺整流變壓器通過Y/△移相使5，7，17，19……次諧波相互抵消,注入系統的只有12K±1次特征諧波，在不增加設備的前提下，達到了最大限度抑制諧波分量，減少了諧波分量對電容運行的影響的目的。

我廠對提高功率因數采取的措施

提高自然功率因數

提高自然功率因數主要是靠提高變壓器、電動機負載率、調整負荷結構，使功率因數達到最佳。

二、并聯移相電容提高功率因數

由于我公司實際生產工藝中沒有使用同步電機，所以我們采用并聯移相電容器的方式進行功率因數補償。

（一）、補償方式的選擇：

根據移相電容器在工廠供電系統中的裝設位置，有高壓集中補償、低壓成組補償和低壓分散補償三種方式。

高壓集中補償是將高壓移相電容器集中裝設在變配電所的10KV母線上，這種補償方式只能補償10KV母線前（電源方向）所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內線路沒有得到無功補償，所以這種補償方式的經濟效果較后兩種補償方式差。同時因我廠存在整流裝置，雖然我們對其進行了調整，但仍然不能完全避免諧波分量的產生。如采用高壓集中補償，會對高壓電容器的安全運行造成嚴重影響。

低壓分散補償，又稱個別補償，是將移相電容器分散地裝設在各個車間或用電設備的附近。這種補償方式能夠補償安裝部位前的所有高低壓線路和變電所主變壓器的無功功率，因此它的補償范圍最大，效果也較好。但是這種補償方式總的設備投資較大，且電容器在用電設備停止工作時，它也一并被切除，所以利用率不高。

低壓成組補償是將移相電容器裝設在車間變電所的低壓母線上，這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前的車間變電所主變壓器和廠內高壓配電線及前面電力系統的無功功率，其補償范圍較大。由于這種補償能使變壓器的視在功率減小從而使變壓器容量選得小一些，比較經濟，而且它安裝在變電所低壓配電室內，運行維護方便。同時由于我廠存在諧波源，車間變壓器的存在，也起到了隔離和衰減諧波的作用。有利于低壓移相電容器的安全穩定運行。

綜合以上三種補償方式的優缺點，根據我廠的實際情況，我們選擇了低壓成組補償方式。

（二）、補償容量的確定

對于車間變（配）電所，安裝的容性無功量應等于裝置所在母線上的負載按提高功率因數所需補償的容性無功量與變壓器所需補償的容性無功量之和。

負載所需補償的裝置容量Kvar（千乏）按下式考慮

QC1=P（tgφ1-tgφ2）

Qc1——負荷所需補償的容性無功量(Kvar)

P——母線上的平均有功負荷功率

φ1——補償前的功率因數角

φ2——補償后的功率因數角

2)變壓器所需補償的裝置容量Kvar（千乏）按下式考慮：

QC2=(UK%/100+IO%/100)Se

Qc2——變壓器所需補償的容性無功量(Kvar)

Uk％——變壓器阻抗電壓的百分數

I0％——變壓器空載電流的百分數

Se——變壓器額定容量（KVA）

（三）、低壓成組補償設備的選擇：

選擇補償設備，應在充分考慮安全性的同時，根據各廠實際情況，從實用性、可靠性入手，將費效比最大化。

1、投切方式的選擇：

電容投切有兩種方式：人工投切和自動投切。人工投切對運行人員是件繁重的工作，且難以實現及時準確地操作，影響供電電壓質量。我們采用自動投切方式。可實現電容器的自動投切，我們采用了JKG系列無功功率自動補償控制器，這種控制器能隨意設定投入門限、投入延時、切除延時、過壓門限、過壓延時、欠流切除等參數，能自動跟蹤功率因數變化合理選擇電容組數，還能在功率因數超前時快速切除已投電容。在我廠的應用中，這種控制方式能滿足我廠的實際要求。

2、移相電容器的選擇

我廠選用的電容器為BSMJ0.415-18-3型自愈式移相電容器。該電容器的額定工作電壓415V，容量18Kvar，三相三角形接法，具有自放電功能，最高過電壓110％額定電壓，最高過電流130％額定電流。

電容容量的確定要考慮到開關、接觸器的容量，補償梯度大小對電氣設備的影響及維修成本，還有各廠實際使用習慣。我廠廣泛采用18Kvar三相移相電容器，我們認為其補償梯度合理，設備費效比高。

額定電壓的確定要考慮到變壓器低壓母線電壓的波動和補償后母線電壓升高的因素，并聯補償移相電容器的額定電壓應大于并聯補償移相電容器的實際工作電壓。

3、斷路器的選擇

QF1—QFn為單臺電容器提供主保護，我廠選用GV3—M40施耐德空氣開關。該開關具有過流和速斷保護功能，我們一般將空開過流整定值整定在30A左右，可有效保護電容過電流。該開關分斷能力強，分斷電流可達35KA，可靠性也比較高，單臺電容器故障時能可靠切除，不影響其它電容器的運行。QF我們選用施耐德NS型塑殼斷路器，該斷路器具有電子式過流和速斷保護功能，動作準確可靠，分斷能力極強，并具有穩定可靠的限流能力，可作為整套電容器組的后備保護。采用上述兩種開關后，我們完全可以將電容故障限制在電容柜內，而不對配電系統產生影響。

補償效果：

通過對全廠供配電系統安裝并聯移相電容器組，向電網提供可階梯調節的容性無功，補償多余的感性無功，使我廠實際功率因數提高到0.95以上，補償效果明顯。

減少供電損耗，節約電費

以線損為例，我廠年用電量約為2億千瓦時，補償前線損率約為5％，補償后功率因數從0.87提高到0.95,則每年可減低線損約為200萬千瓦時,按每度電0.4元計算,可節約電費開支80萬元，加上電力系統功率因數獎60萬元，每年共計節約電費開支140萬元。

提高設備利用率

功率因數從0.85提高到0.95，設備利用率提高11.8%。減少設備投資，充分發揮設備潛能。

改善供電質量

減少電壓損失，降低電壓波動，有效改善供電質量。

結束語

文中根據化工企業的特點，從我廠的應用實際出發，介紹了影響我廠功率因數的主要因素，并提出了相應的解決辦法，重點介紹了利用并聯移相電容器提高功率因數的經驗。