【2017年整理】有关功率因数的探讨.doc

关于提高电网功率因数的分析探讨 摘要： 对广大工矿企业来说，功率因数的高低是关系到电能质量和电网安全，经济运行的一个重要问题，应予以充分重视，本文集中讨论影响电力系统功率因数的几个重要因素，提出相应的解决措施，并结合我矿的实际情况，对利用并联移相电容提高电网的功率因数进行了探讨。 砚北煤矿是一家以煤矿开采为主体的能源企业，是目前全省最大的现代化安全矿井。矿井开采能力为年产600万吨，洗选能力为600万吨/年。我矿电力系统总装机容量为2×16000KVA，设有一个35KV变电站、2个10KV井下变电所和2个6ＫＶ井下变电所，及地面低压配电系统，共有电力变压器21台，年用电量约291.7万KWh，由于同步电机容量较小，动力负荷主要是异步电动机，所以平均功率因数低，我矿主要针对高低压配电网络进行补偿，补偿前整个电力系统的功率因数只有0.75，补偿后整个电力系统因数可以到0.90以上。 影响我矿功率因数的主要原因及对策： 异步电动机对功率因数的影响 我矿绝大部分动力负荷都是异步电动机,异步电动机转子与定子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素，而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。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。因此，在选择异步电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标，合理选择异步电动机的型号、规格和容量，使其处于经济运行状态，若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化，故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确的合理的选择电动机的容量。其次，要提高异步电动机的检修质量，因为异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。 电力变压器对功率因数的影响 电力变压器的无功功率消耗，是由于变压器的变压过程是由电磁感应来完成的，是由无功功率建立和维持磁场进行能量转换的。没有无功功率，变压器就无法变压和输送电能。变压器消耗无功的主要成分是它的空载无功功率，提高变压器的功率因数就必须降低变压器的无功损耗，避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态。 我矿对提高功率因数采取的措施： 提高自然功率因数的方法 提高自然功率因数主要是靠提高变压器、电动机负载率、调整负荷结构，使功率因数达到最佳。如以下方法： （1）正确的选择电动机的型号和容量。在选型方面, 要注意选用节能型, 淘汰高能耗的电动机,并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求, 选用不同的型号。电动机的效率与功率因数是反映电动机经济运行水平的主要标,都与负载率有密切关系。GB/ T 12497- 90 对三相异步电机三个运行区域规定如下: 当负载率在70% - 100% 之间时, 为经济运行区； 当40%70% 时, 为一般运行区； 当 40% 时, 为非经济运行区。 （2）根据负荷选择相匹配的电力变压器，电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且与负载率有关。若变压器满载运行, 一次侧功率因数仅比二次侧降低约3 - 5%；若变压器轻载运行, 当负荷小于0.6时, 一次侧功率因数就显著下降, 下降达11 - 18%, 所以电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济, 一般应在60% - 70% 比较合适。为了充分利用设备和提高功率因数, 电力变压器一般不宜作轻载运行。当电力变压器负荷率小于30%时, 应当更换成容量较小的变压器。根据变压器的最佳负载系数合理选用变压器，将变压器进行更换及调整，在负载小的时候切除部分变压器，这样可以减少无功功率的需求量，使自然功率因数得到提高。 （3）若异步电机的同步化运行。对于负荷率不大于0.7 及最大负荷不大于90% 额定功率的绕线式异步电动机, 必要时可使其同步化, 即当绕线式异步电动机在起动完毕以后, 向转子三相绕组中送入直流励磁, 即产生转矩把异步电动机牵入同步运行, 其运转状态与同步电动机相似。在过励磁的情况下, 电动机可向电网送出无功功率, 从而达到改善功率因数的目的 并联电容器提高功率因数的方法 根据我矿实际生产中使用的异步电动机比较多，占全矿的90%以上电动机。所以我们采用并联电容器的方式进行功率因数补偿。 （一）、补偿方式的选择 根据并联电容器在工矿供电系统中的装置位置，有高压集中补偿、低压成组补偿和低压分散补偿三种方式。 高压集中补偿是将高压并联电容器集中装设在变配电所的高压母线上，这种补偿方式只能补偿母线前所有线路上的无功功率。因此母线后的厂内线路不起补偿作用。 低压成组补偿是将一项电容器装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的车间变电所主变压器和厂内高压配电线及前面电力