浅谈工业企业功率因数及无功补偿

浅谈工业企业功率因数及无功补偿

摘要：本文阐述了功率因数的概念、提高功率因数的意义及方法，并结合企业实际情况介绍了无功补偿的实施情况和效果。

关键词：功率因数、无功补偿

1、功率、功率因数

在电网中，功率分为有功功率、无功功率和视在功率。交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，所以电源输送到电器的电功率并不完全做功。凡实际为电器（电阻性质）所吸收的电功率叫有功功率，常用单位为kW（千瓦），而电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率，常用单位为kVar（千乏）。

电压和电流的乘积称为视在功率，用字母S表示，常用单位为kVA（千伏安）。

有功功率與视在功率的比值就是功率因数，用COS表示。

COS=P/S

在一定的有功功率下，当用户的COS比较小，视在功率比较大，为了满足用电的需要，供电线路和变压器的容量需要大，这样，增加了供电投资、降低设备利用率，也增加线路网损。负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，通过输电线路的电流增大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降。所以，功率因数是电力系统中的一个重要指标。

在工业企业中，由于存在大量的电动机和变压器，电动机和变压器运行时需要建立磁场，造成电流滞后电压，功率因数较低，因此需要对其进行就近和就地补偿。

2、提高功率因数的意义

2.1提高功率因数有利于充分利用供电设备的容量，使同样的供电设备为更多的用电器供电。

每个供电设备都有额定的容量，即视在功率S，有功功率越大，电路中的有功功率P就越大，提高功率因数，可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率，提高供电设备的能量的利用率。

2.2提高功率因数有利于减少供电线路上的电压降和能量损耗

在交流电路中，故用电器的功率因数越高，则电路中的电流就越小，输电线和设备的电压降和功率损耗就越小。故提高功率因数，能减少供电线路上的能量损耗，改善电压质量。

2.3提高功率因数有利于降低企业电费

目前我国实行功率因数调整电费办法，根据供电容量为工业企业规定功率因数考核标准值（例如160千伏安以上的高压供电工业用户功率因数考核标准值为0.9），企业实际功率因数高于考核指标，按每提高1%给予0.15%的电费减免，企业实际功率因数低于考核指标，则按每降低1%给予0.5%的电费处罚，因此提高功率因数有利于降低企业电费。

3、提高功率因数的方法

提高功率因数的方法可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法。

3.1提高自然功率因数的方法

3.1.1恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。

3.1.2对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。

3.1.3避免电机或设备空载运行。

3.1.4合理配置变压器，恰当地选择其容量。

3.1.5调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。

3.1.6改善配电线路布局，避免曲折迂回等。

3.2人工补偿法

使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器进行无功补尝，即通过在感性负载上并联电容器的方法来补偿感性负载的无功功率，提高功率因数。

无功补偿通常采用的方法主要有3种：高压集中补偿、低压集中补偿以及低压个别补偿。

3.2.1高压集中补偿

高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷

时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。

3.2.2低压集中补偿

低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。

3.2.3低压分散补偿

低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行（如大中型异步电动机）的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。

4、应用实例

某公司有三个主变电所，通过采取高压集中无功补偿方式，功率因数得到了明显的提高，取得了良好的效果。具体实施情况和效果如下表：

通过表中数据可见，通过实施无功补偿，公司电费支出和变线损均明显降低，改造投资回收期最长的为7个月，经济效果显著。另外，采取高压集中无功补偿后，供电质量（谐波和电压等）均得到不同程度的改善。

5、结束语

对电网来说提高功率因数能够降低供电投资，提高设备利用率，降低线路网损，提高供电质量，对企业来说提高功率因数有利于充分利用供电设备的容量，减少设备投资，降低变线损，减少电费支出。