钢铁企业的功率因数和无功补偿方式选择.docVIP

钢铁企业的功率因数和无功补偿方式选择 　　[摘要]结合钢铁企业的情况,表述钢铁企业功率因数现状和无功补偿方式。 　　[关键词]钢铁企业 功率因数 无功补偿 　　中图分类号:TF0文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920035-02 　　 　　钢铁企业中有大量的感性负荷,因此钢铁企业的自然功率因数比较低,这样造成的影响有:降低了系统发电机的输出有功功率、降低了变电和输电设施的供电能力、增加了供电网络的损耗、增加了输电线路的电压降。鉴于功率因数的高低对发、供、用电设备的充分利用、节约电能和改善电压质量有着重要影响。为了提高用电用户的功率因数并保持其均衡,按原水利电力部、国家物价局(83)水电财字第215号文件中规定,“功率因数标准0.90,试用于160千伏安(千瓦)以上的高压供电工业用户(包括社队工业用户)、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户3200千伏安及以上的电力排灌站…”,并且在以0.90为标准的功率因数调整电费表中,对0.90以上的功率因数减少电费,对0.90以下的功率因数增加电费。由以上可看出,提供功率因数不仅对电力系统,对钢铁企业的经济运行有重大意义。 　　在考虑提高功率因数时,应首先提高企业用电设备的自然功率因数,当采取设施后还达不到电力部门的要求时,才考虑人工补偿。 　　 　　一、提高钢铁企业自然功率因数的措施 　　 　　钢铁企业无功功率消耗,一般感应电机占70%,变压器占20%,线路占10%。因此提供钢铁企业的功率因数,应从降低感应电机无功损耗和降低变压器无功损耗着手: 　　(一)降低感应电机的无功损耗 　　1.提供电机的负载率,使其接近满载运行。根据感应电机的性能和特性,感应电机的功率因数、效率与负荷率的关系,见图1。 　　　　由图1可以看出,感应电机的最高效率,一般在3/4负载至满载期间出现,而功率因数则在满负荷时最高,因此使用适当容量的电机,使其接近满载运行,不但能节约用电,而且可以提高功率因数,降低无功损耗。在钢铁企业中,选择电机容量时,一般是按电机最大出力的情况下,考虑了一定的余度,又将电机额定容量靠上一级的标准容量,因此在实际运行时电机很少运行在满载情况,甚至经常运行在50%负载率或更低的情况。这就需要设计院在设计时就要选择合适的电机,使电机能经济合理地运行。 　　2.降低轻负载感应电机的电压 　　感应电机降压运行后,因降低了磁通,无功功率显著减少。不同负载时,改变电机电压对功率因数的影响见图2。由图2可看出,降压运行对电机功率因数的改变具有很明显的改善。但由于电机电压与输出转矩的平方成正比关系,降低电机定子电压后,会使电机的输出转矩降低很多,所以对轻负载电机才能采用这种方式。降低感应电机的电压有两种方式:降低电机的电源电压;改变电机的内部接线。 　　　　3.用同步电机代替感应电机 　　同步电机与感应电机相比,同步电机转速恒定不变,与负载大小没有关系;而且同步电机的功率因数可以调节,能够在cosφ=1的情况下运行;在运行中还可以调节励磁电流,使同步电机在超前功率因数情况下运行,从而改善整个电网的功率因数,这是感应电机不能做到的。 　　过去由于同步电机的启动问题不能很好解决,而且励磁电流还需要直流电源,因而限制了同步机的应用,随着工业的发展,同步电机采用了异步启动,又采用了可控硅整流装置作为励磁电源,使同步电机的应用广泛起来。在钢铁企业中有一些大型的电动机往往是采用的同步电机,例如:高炉鼓风站的鼓风机、制氧站的氧压机、烧结厂的烧结机等等,这些电机都有不需要调速、负载平稳、且长期运行的特点,采用同步机后能很好地改善钢铁企业的功率因数。 　　(二)降低变压器的无功损耗 　　变压器的无功功率损耗包括两个方面:一个是空载无功损耗;另一个是负载无功损耗。要控制变压器的无功损耗必须要做到:避免变压器轻载运行,切除空载运行的变压器。 　　1.变压器的无功损耗与变压器本身的空载电流和短路阻抗有关,因此为了降低变压器的无功损耗,在选择变压器时,首先应选择低损耗的变压器,其次变压器的有功和无功损耗与变压器的负载率有关,变压器的负载率与功率因数关系见图3。 　　　　图3表示变压器的二次侧功率因数维持不变,而负载率变化时,一次侧功率因数的变化情况。可见,负载率越低,通过变压器以后,一次侧功率因数下降得越低。根据国内电网运行经验,为了节约有功损耗,降低无功功率在电网中的环流,提高功率因数,变压器的负载小于30%时,都应更换成较小容量的变压器;变压器的负载率为30%～60%时,经过技术经济比较后,再决定是否需要更换变压器,负载超过60%是正常的,不需要更换。 　　在钢铁企业中,为了保证电力系统可靠运行,各工艺设施和公辅设施的变压器均按100%备用容量设