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一、对功率因数的理解： 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯、电阻炉等纯电阻性负荷的功率因数为1，具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据，是衡量电气设备效率高低的一个系数，功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失，因此供电部门对电力用户的功率因数都有一定的标准要求和奖罚标准。 功率因数低的根本原因是电感性负载的存在，例如：生产中最常见的交流异步电动机在额定负载时的功率因数一般为0.7-0.9，如果在轻载时其功率因数就更低。其它设备如工频炉、电焊变压器以及日光灯等，功率因数也都较低。从功率三角形及其相互关系式中不难看出，在视在功率不变的情况下，功率因数越低，有功功率就越小，无功功率越大。例如容量1000KVA变压器，如果cosφ=1时，理想状态下能供出1000kW的有功功率，而在cosφ=0.7时，则只能供出700kW的有功功率。功率因数低不但降低了供电设备的有效输出，而且加大了供电设备以及线路中的损耗。 功率因数既然表示了总功率中有功功率所占的比例，因此在任何情况下功率因数都不可能大于1。由功率三角形可见，当φ=0°即交流电路中电压与电流同相位时，有功功率=视在功率。这时cosφ=1，最大，只有电路中负载为纯阻性负载，或电路中感抗与容抗相等时，才会出现的情况。 感性电路中电流相位总是滞后于电压，此时，0°<φ <90°,此时称电路中有滞后的cosφ。 容性电路中电流的相位总是超前于电压，这时-90°<φ <0°，称电路中有超前的cosφ。负载呈容性，一般可能是过补偿，正常负载少见容性的。功率因数超前，通常会使电网出现不稳定现象，容易产生震荡，造成电网故障，因此，供电公司对于功率因数超前是不允许的，同样要处罚电力用户。 我们常见的负载如电动机、变压器、日光灯以及电炉等，大多属于电感性负载，这些电感性设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率，因此，电网中安装并联电容器来提供无功功率，用于弥补感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负载提供及由线路输送无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿的效益。 二、提高功率因数的意义 供电部门为了提高成本效益以及保证电网安全角度出发要求电力用户提高功率因数，提高功率因数对我们电力用户同样具有重要意义。 供电公司对功率因数奖罚标准:功率因数0.9不奖不罚，每提高0.01，按0.15%递增奖励，0.95-1封顶0.75%。低于0.9时，每降低0.01按0.5%递增增收电费，下不封底。 1.通过改善功率因数，减少了线路中总电流，供电系统中的电气设备数量可以减少、开关、导线容量也不必选的那么大，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。 2.良好的功率因数，减少了供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善了电能质量，提高了设备运行安全性。 3.可以增加现有供电系统的裕度，挖掘出了发、供电设备的潜力。如果系统功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，安装无功补偿电容器后，可以提高功率因数，增加了带负载的容量。 4.减少了电力用户的电费支出，功率因数的提高获得供电公司给予电费优惠奖励。 凡事有利就有弊，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等，可饱和设备如变压器、电动机、发电机等，电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波，谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。 而用于提高功率因数并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。 谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。 谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时，可能会引起过电压保护、过电流保护装置的误动作。 因此，在设计改善系统功率因数配置无功补偿装备时，还需考虑系统谐波含量问题，如果谐波严重，除了电容器端需要串联适宜的调谐电抗外，并需针对负载特性设计加装谐波改善装置。 三、提高功率因数的途径 1.提高自然功率因数;自然功率因数是在没有任何补偿情况下用电设备的功率因数。提高自然功率因数的方法:合理选择异步电机;避免变压器空载运行;合理安排和调整工艺流程，改善机电设备的运行状况;在生产工艺允许条件下，采用同步电动机代替异步电动机。 2.安装无功功率补偿设备进行人工补偿，电力用户常用的无功功率补偿设备是电力电容器。 四、东北制药目前在企业内电网功率因数管理方面的做法 目前我们主要采取静态无功补偿装置来调整系统功率因数。按照电压等级梯次配置，优先就地补偿，首先在各个靠近负荷侧的分配电室布置无功补偿装置，在主配电室也布置低压无功补偿装置进行补充，针对10kV高压电机的广泛应用，为调整10kV系统的功率因数，我们在10kV开闭站也布置了高压无功补偿装置，细河厂区VC开闭站采取SVG+FC动静补偿模式，通过供电自动化平台，我们可以对细河厂区各个供电区域的功率因数进行实时监控，并且每小时对数据采集一次，以方便及时对功率因数进行记录调整分析,对功率因数的调整起到了很好的效果。 供电系统管理上归口我们301分厂，供电安全、供电质量、供电设施维护具体由我们301分厂三个厂区三个供电工段负责。其中功率因数指标是我们考核工段的一个重要指标，也是班组赛马的重要考核指标。目前，各厂区功率因数控制在0.95以上，没有过补现象。同时，我们根据负荷变化，随时调整组网变压器并列运行台数，避免变压器低负荷运行。 我们老厂区都采取手动投切无功补偿装备，没有调谐电抗器，还有一部分我们自己动手仿制的低压无功补偿装备在运行。张士厂区手自一体低压无功补偿装备，受其白天负荷高，夜晚负荷低，负荷变化大的影响，从供电安全角度考虑，选择手动投切，动力中心变选择自动投切。细河新厂区采取自动补偿方式。2018年我们通过合理控制功率因数获得供电公司减免电费奖励累计达到66万余元。 总之，提高功率因数对国家的能源利用、企业的经济效益都是有益的, 是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的条件 ，因此我们还要挖掘潜能，我们还有提高的空间，要持续抓好对企业内部电网功率因数的管理，提高电网经济运行质量的同时，追求企业利益最大化。 |
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