邵婷

摘要：社會(huì)進(jìn)步迅速的同時(shí)，各行各業(yè)的發(fā)展也有了很大的改善。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，現(xiàn)代社會(huì)信息技術(shù)和其他高新技術(shù)都是建立在電能應(yīng)用基礎(chǔ)之上的。但是，電能的生產(chǎn)、供應(yīng)和使用過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，只能用多少發(fā)多少，不像其他商品那樣可以大量?jī)?chǔ)存。因此，發(fā)電、供電和用電每時(shí)每刻都必須保持平衡。否則，用電負(fù)荷增加，電力系統(tǒng)的頻率和電壓就要下降，可能造成嚴(yán)重的后果。在負(fù)荷正常的情況下，如果功率因數(shù)達(dá)不到規(guī)定的要求，則會(huì)造成電能的極度浪費(fèi)和有色金屬的過(guò)度損耗，這些在合理的運(yùn)用電能方面都是不允許的。在今日的世界，人均用電量反映了一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的高低，而在我國(guó)人均用電量?jī)H為世界平均水平的一半。為了進(jìn)一步提高我國(guó)的現(xiàn)代化水平，我們所面臨的問(wèn)題是如何提高電能的利用率。解決此問(wèn)題的最好辦法就是提高電力系統(tǒng)及用電設(shè)備的功率因數(shù)，有效的利用電能。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù);工廠供配電系統(tǒng);電能質(zhì)量;影響

引言

在工業(yè)信息化時(shí)代，工業(yè)生產(chǎn)和居民生活都離不開(kāi)電能，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量已經(jīng)對(duì)工廠生產(chǎn)產(chǎn)能的提高產(chǎn)生了重大影響.在工業(yè)生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)效能和效益而引進(jìn)的高新精密設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)對(duì)工廠供配電系統(tǒng)的可靠性和電能質(zhì)量提出了更高的要求，提高供配電系統(tǒng)供電效率和改善供電電能質(zhì)量成為工廠提高生產(chǎn)效能和效益不容忽視的重要環(huán)節(jié)。

1工廠供配電系統(tǒng)電氣節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)原則

在實(shí)際工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要遵循以下原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能效果：首先，經(jīng)濟(jì)適用性原則。工廠供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的根本目的就是降低供配電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高用電效率及用電效益，因此節(jié)能技術(shù)要遵循經(jīng)濟(jì)適用性原則。常用的人工無(wú)功補(bǔ)償具有靈活性能好的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)可降低損耗，在減少工廠電能成本的基礎(chǔ)上提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。其次，實(shí)事求是原則。工廠企業(yè)經(jīng)營(yíng)的最終目的是實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化，工廠要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得更大的優(yōu)勢(shì)，就必須尋找科學(xué)、合理的發(fā)展機(jī)遇。在環(huán)境問(wèn)題日益突出、國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求越來(lái)越高的大背景下，作為能源消耗大戶的各類(lèi)工廠也要本著實(shí)事求是的原則降低環(huán)境污染，緩解國(guó)家供電壓力，全面落實(shí)工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能，以實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與工廠自身持續(xù)經(jīng)營(yíng)的雙贏局面。最后，優(yōu)化原則。隨著“生態(tài)文明建設(shè)”“綠色可持續(xù)發(fā)展”理念的不斷深入，我國(guó)越來(lái)越多的工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工將節(jié)能降耗放在首位，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、施工工藝，廣泛引進(jìn)新型的環(huán)保材料，比如應(yīng)用永磁接觸器來(lái)借助于永磁力進(jìn)行合閘保持，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)合閘狀態(tài)下電流降為零，因此大大降低了電能消耗量。

2功率因數(shù)對(duì)工廠供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量?jī)?yōu)化措施

2.1并聯(lián)電容器的裝設(shè)地點(diǎn)

并聯(lián)電力電容器在工廠供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置有三種，即高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和單獨(dú)就地補(bǔ)償。高壓集中補(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償是指將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變電所的6～10kV母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償總降壓變電所的6～10kV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無(wú)功功率產(chǎn)生的影響，而對(duì)無(wú)功功率在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無(wú)法補(bǔ)償，因此補(bǔ)償范圍最小，經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。

工廠供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的研究涉及的方面是很多的，而以上僅僅只是對(duì)于供配電系統(tǒng)因數(shù)的幾個(gè)主要方面的研究，并且由于在功率因數(shù)方面的研究有限，因此，僅僅憑借上述功率因數(shù)的研究來(lái)提高供配電系統(tǒng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以，對(duì)于供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的研究還需要供配電領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士共同致力于研究和探索。

2.2提高自然功率因數(shù)

用電設(shè)備的自然功率因數(shù)由設(shè)備本身的用電負(fù)荷屬性決定，因此用電設(shè)備自然功率因數(shù)的提高將關(guān)注點(diǎn)放在合理的使用和維護(hù)設(shè)備上.考慮到變壓器、電動(dòng)機(jī)的自然功率因數(shù)與其負(fù)載之間的關(guān)系最為密切，故在工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，變壓器、電動(dòng)機(jī)的選型應(yīng)充分考慮其預(yù)期承載負(fù)載的容量大致范圍，選取最佳容量的變壓設(shè)備和電動(dòng)機(jī)，并保證其工作時(shí)的負(fù)載比例處于其良好運(yùn)行的最佳區(qū)間，既不空載也不過(guò)載.同時(shí)，重視變壓器和電動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作能夠使設(shè)備在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于健康工作狀態(tài)，也有利于維持自然功率因數(shù)的穩(wěn)定;另外，在輸配電線路架設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)注重線纜的選型，選取感抗參數(shù)較小的的線纜，合理架設(shè)輸電線路，降低輸電線路的無(wú)功損耗.

2.3無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是工廠供配電系統(tǒng)中最常用的節(jié)能措施，不過(guò)多數(shù)工廠會(huì)采用集中補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，卻忽略了各個(gè)車(chē)間變電站、用戶端的無(wú)功補(bǔ)償，這種集中補(bǔ)償?shù)姆椒o(wú)法保證有效的補(bǔ)償功率，甚至很多系統(tǒng)還保持在自然功率因數(shù)的范圍。由于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工廠的功率因數(shù)至少在0.9及以上，工廠只有通過(guò)設(shè)置大量高壓補(bǔ)償裝置來(lái)提高功率因素，以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。工廠內(nèi)部有大量的無(wú)功環(huán)流，由于工廠變電站、用戶端功率因數(shù)較低，這些無(wú)功環(huán)流會(huì)持續(xù)循環(huán)，加大了輸電線路、變壓器所通過(guò)的電流，損耗的增加必然會(huì)降低末端的供電質(zhì)量，最終降低工廠電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩而提高能耗。變壓器、電動(dòng)機(jī)是工廠供配電系統(tǒng)中產(chǎn)生無(wú)功損耗的主要設(shè)備，變壓器產(chǎn)生的無(wú)功總耗高達(dá)20%，異步電動(dòng)機(jī)則會(huì)產(chǎn)生近60%的無(wú)功總耗，由此可見(jiàn)，電網(wǎng)由于要向變壓器、電動(dòng)機(jī)提供大量的無(wú)功負(fù)荷而直接影響了自身的供電能力，因此要采取措施提高工廠供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。首先，可以利用移相電容器產(chǎn)生超前電網(wǎng)電壓容性電流特性與電動(dòng)機(jī)變壓器所產(chǎn)生的滯后電網(wǎng)電壓感性電流互相補(bǔ)償，即從源頭上開(kāi)始補(bǔ)償無(wú)功損耗，補(bǔ)償設(shè)備采用移相電容器，將其盡量安裝在靠近用電設(shè)備的各車(chē)間變電所低壓母線側(cè)。如果異步電動(dòng)機(jī)容量較大、運(yùn)行穩(wěn)定，可就地安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，針對(duì)供電入口處功率因數(shù)的調(diào)整，各總降適量補(bǔ)充高壓集中補(bǔ)償裝置即可達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。其次，可以將車(chē)間變電所低壓母線側(cè)移相電容器適當(dāng)分組，并采用投切的方式以提高其適應(yīng)性，即使在不同的情況下，工廠也可以使得功率因數(shù)控制在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的范圍。最后，有些工廠會(huì)使用無(wú)需進(jìn)行調(diào)速的大型機(jī)械，這種情況下可以使用同步電機(jī)獲得無(wú)功補(bǔ)償。

3提高功率因數(shù)的好處

當(dāng)提升系統(tǒng)的功率因數(shù)時(shí)，其好處主要可體現(xiàn)在如下幾方面：（1）當(dāng)功率因數(shù)得到改善后，系統(tǒng)線路中的總電流以及原有的電器元件就會(huì)相應(yīng)有所減少，如變壓器、導(dǎo)線容量都會(huì)較之之前要少，這樣就會(huì)使生產(chǎn)廠家減少了資金投入，并且也降低了設(shè)備中固有的電能損耗。（2）當(dāng)功率因數(shù)被提高后，系統(tǒng)中的供電質(zhì)量也能得到改善。如若系統(tǒng)原來(lái)的功率因數(shù)較低，此時(shí)就可以在不改變現(xiàn)有設(shè)備容量的情況下，通過(guò)加裝電容器就能使系統(tǒng)的功率因數(shù)得到提高，并使負(fù)載的容量也有所增加。（3）功率因數(shù)的提高還會(huì)增加系統(tǒng)中設(shè)備的可利用率。由于決定并影響系統(tǒng)電源設(shè)備容量的最主要因素就是其額定的電壓及電流，因此這些設(shè)備都具備可確定的額定的視在功率。也就是這些設(shè)備可以輸出的最大的有功功率。此時(shí)當(dāng)負(fù)載的公里因數(shù)等于1時(shí)，電源設(shè)備就能得到充分利用，而一旦功率因數(shù)低于1，就會(huì)有部分視在功率被轉(zhuǎn)換成為無(wú)功功率，此時(shí)電源設(shè)備就未能得到最有效的利用。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)的諸多工廠都存在著供配電系統(tǒng)電能利用率不高，電能浪費(fèi)的情況，通過(guò)提高工廠供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)效能和經(jīng)營(yíng)效益的提高仍有很大的發(fā)揮空間。本文分析了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域工廠供配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出了幾種提高功率因數(shù)的方法舉措，對(duì)于各個(gè)行業(yè)工廠優(yōu)化供電網(wǎng)路、提高功率因數(shù)具有一定的參考價(jià)值。

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