某廠電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量為47500KVA，設(shè)有一個(gè)110KV變電站、4個(gè)10KV區(qū)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(shí)，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(shù)比較高，可以達(dá)到0.95,但由于整流裝置的存在，諧波分量也比較重。其它動(dòng)力負(fù)荷主要是異步電動(dòng)機(jī),平均功率因數(shù)很低,主要針對低壓配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償前整個(gè)電力系統(tǒng)的功率因數(shù)只有0.87,補(bǔ)償后整個(gè)電力系統(tǒng)功率因數(shù)可以達(dá)到0.95以上。 一、影響功率因數(shù)的主要原因及對策： 　?。ㄒ唬惒诫妱?dòng)機(jī)對功率因數(shù)的影響 　　絕大部分動(dòng)力負(fù)荷都是異步電動(dòng)機(jī), 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙是決定異步電動(dòng)機(jī)需要較多無功的主要因素,而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無功功率是由其空載時(shí)的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。因此，在選擇異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，既要注意它們的機(jī)械性能，又要考慮它們的電器指標(biāo)，合理選擇異步電動(dòng)機(jī)的型號、規(guī)格和容量，使其處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，若電動(dòng)機(jī)長期處于低負(fù)載下運(yùn)行，既增大功率損耗，又使功率因數(shù)和效率都顯著惡化。故從節(jié)約電能和提高功率因數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，必須正確的合理的選擇電動(dòng)機(jī)的容量。其次，要提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組匝數(shù)變動(dòng)和電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙變動(dòng)時(shí)對異步電動(dòng)機(jī)無功功率的大小有很大的影響。 　?。ǘ?、電力變壓器對功率因數(shù)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(yīng)來完成的，是由無功功率建立和維持磁場進(jìn)行能量轉(zhuǎn)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(shù)就必須降低變壓器的無功損耗，避免變壓器空載運(yùn)行或長期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。 　?。ㄈ?、整流裝置對功率因數(shù)的影響 　　單就整流系統(tǒng)而言，其功率因數(shù)可達(dá)到0.95，但是由于整流系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)電流不是正弦波，整流變壓器除向電網(wǎng)吸取基波電流外，還向電網(wǎng)送出諧波電流，嚴(yán)重影響并聯(lián)電容的運(yùn)行。盡可能減少諧波分量的產(chǎn)生是消除整流裝置對功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備影響的根本辦法。整流機(jī)組的網(wǎng)側(cè)諧波分量與等效相數(shù)有密切關(guān)系，提高等效相數(shù)是抑制諧波產(chǎn)生的有效措施。公司整流系統(tǒng)共有四臺整流變壓器，為提高等效相數(shù)，分別將整流變壓器接成△/△▽和Y/△▽，從而組成12相整流系統(tǒng)，這時(shí)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(tǒng)的只有12K±1次特征諧波，在不增加設(shè)備的前提下，達(dá)到了最大限度抑制諧波分量，減少了諧波分量對電容運(yùn)行的影響的目的。 　　對提高功率因數(shù)采取的措施 　　提高自然功率因數(shù) 　　提高自然功率因數(shù)主要是靠提高變壓器、電動(dòng)機(jī)負(fù)載率、調(diào)整負(fù)荷結(jié)構(gòu)，使功率因數(shù)達(dá)到最佳。 二、并聯(lián)移相電容提高功率因數(shù) 　　由于公司實(shí)際生產(chǎn)工藝中沒有使用同步電機(jī)，所以采用并聯(lián)移相電容器的方式進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。 　　（一）、補(bǔ)償方式的選擇： 　　根據(jù)移相電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償和低壓分散補(bǔ)償三種方式。 　　高壓集中補(bǔ)償是將高壓移相電容器集中裝設(shè)在變配電所的10KV母線上，這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)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(nèi)線路沒有得到無功補(bǔ)償，所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。同時(shí)因廠里存在整流裝置，雖然對其進(jìn)行了調(diào)整，但仍然不能完全避免諧波分量的產(chǎn)生。如采用高壓集中補(bǔ)償，會對高壓電容器的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。 　　低壓分散補(bǔ)償，又稱個(gè)別補(bǔ)償，是將移相電容器分散地裝設(shè)在各個(gè)車間或用電設(shè)備的附近。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)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(bǔ)償范圍最大，效果也較好。但是這種補(bǔ)償方式總的設(shè)備投資較大，且電容器在用電設(shè)備停止工作時(shí)，它也一并被切除，所以利用率不高。 　　低壓成組補(bǔ)償是將移相電容器裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上，這種補(bǔ)償方式能補(bǔ)償車間變電所低壓母線前的車間變電所主變壓器和廠內(nèi)高壓配電線及前面電力系統(tǒng)的無功功率，其補(bǔ)償范圍較大。由于這種補(bǔ)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(jīng)濟(jì)，而且它安裝在變電所低壓配電室內(nèi)，運(yùn)行維護(hù)方便。同時(shí)由于存在諧波源，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(wěn)定運(yùn)行。 　　綜合以上三種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)廠里的實(shí)際情況，選擇了低壓成組補(bǔ)償方式。 　　（二）、補(bǔ)償容量的確定 　　對于車間變（配）電所，安裝的容性無功量應(yīng)等于裝置所在母線上的負(fù)載按提高功率因數(shù)所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量與變壓器所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量之和。 　　負(fù)載所需補(bǔ)償?shù)难b置容量Kvar（千乏）按下式考慮 QC1=P（tgφ1-tgφ2） 　　Qc1——負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量（Kvar） 　　P——母線上的平均有功負(fù)荷功率 　　φ1——補(bǔ)償前的功率因數(shù)角 　　φ2——補(bǔ)償后的功率因數(shù)角 來源:http://tede.cn 　　2）變壓器所需補(bǔ)償?shù)难b置容量Kvar（千乏）按下式考慮： 　　QC2= （UK%/100+IO%/100 ） Se 　　Qc2——變壓器所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量（Kvar） 　　Uk％——變壓器阻抗電壓的百分?jǐn)?shù) 　　I0％——變壓器空載電流的百分?jǐn)?shù) 　　Se——變壓器額定容量（KVA） 　?。ㄈ?、低壓成組補(bǔ)償設(shè)備的選擇： 　　選擇補(bǔ)償設(shè)備，應(yīng)在充分考慮安全性的同時(shí)，根據(jù)各廠實(shí)際情況，從實(shí)用性、可靠性入手，將費(fèi)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(dòng)投切。人工投切對運(yùn)行人員是件繁重的工作，且難以實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確地操作，影響供電電壓質(zhì)量。我們采用自動(dòng)投切方式?？蓪?shí)現(xiàn)電容器的自動(dòng)投切，我們采用了JKG系列無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，這種控制器能隨意設(shè)定投入門限、投入延時(shí)、切除延時(shí)、過壓門限、過壓延時(shí)、欠流切除等參數(shù)，能自動(dòng)跟蹤功率因數(shù)變化合理選擇電容組數(shù)，還能在功率因數(shù)超前時(shí)快速切除已投電容。在我廠的應(yīng)用中，這種控制方式能滿足我廠的實(shí)際要求。 　　2、移相電容器的選擇 　　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(guān)、接觸器的容量，補(bǔ)償梯度大小對電氣設(shè)備的影響及維修成本，還有各廠實(shí)際使用習(xí)慣。廣泛采用18 Kvar三相移相電容器，認(rèn)為其補(bǔ)償梯度合理，設(shè)備費(fèi)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(dòng)和補(bǔ)償后母線電壓升高的因素，并聯(lián)補(bǔ)償移相電容器的額定電壓應(yīng)大于并聯(lián)補(bǔ)償移相電容器的實(shí)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(hù)，選用GV3—M40施耐德空氣開關(guān)。該開關(guān)具有過流和速斷保護(hù)功能，一般將空開過流整定值整定在30A左右，可有效保護(hù)電容過電流。該開關(guān)分?jǐn)嗄芰?qiáng)，分?jǐn)嚯娏骺蛇_(dá)35KA，可靠性也比較高，單臺電容器故障時(shí)能可靠切除，不影響其它電容器的運(yùn)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(hù)功能，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，分?jǐn)嗄芰O強(qiáng)，并具有穩(wěn)定可靠的限流能力，可作為整套電容器組的后備保護(hù)。采用上述兩種開關(guān)后，完全可以將電容故障限制在電容柜內(nèi)，而不對配電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 　　補(bǔ)償效果： 　　通過對全廠供配電系統(tǒng)安裝并聯(lián)移相電容器組，向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無功，補(bǔ)償多余的感性無功，使實(shí)際功率因數(shù)提高到0.95以上，補(bǔ)償效果明顯。 　　減少供電損耗，節(jié)約電費(fèi) 　　以線損為例，廠年用電量約為2億千瓦時(shí)，補(bǔ)償前線損率約為5％，補(bǔ)償后功率因數(shù)從0.87提高到0.95,則每年可減低線損約為200萬千瓦時(shí),按每度電0.4元計(jì)算,可節(jié)約電費(fèi)開支80萬元，加上電力系統(tǒng)功率因數(shù)獎(jiǎng)60萬元，每年共計(jì)節(jié)約電費(fèi)開支140萬元。 　　提高設(shè)備利用率 　　功率因數(shù)從0.85提高到0.95，設(shè)備利用率提高11.8% 。減少設(shè)備投資，充分發(fā)揮設(shè)備潛能。 　　改善供電質(zhì)量 　　減少電壓損失，降低電壓波動(dòng)，有效改善供電質(zhì)量。 　　結(jié)束語 　　文中根據(jù)企業(yè)的特點(diǎn)，從廠的應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素，并提出了相應(yīng)的解決辦法，重點(diǎn)介紹了利用并聯(lián)移相電容器提高功率因數(shù)的經(jīng)驗(yàn)。