提高功率因數(shù)的途徑主要在于如何減少電力系統(tǒng)中各個部分所需的無功功率,特別是減少負荷取用的

無功功率,使電力系統(tǒng)在輸送一定的有功功率時,可降低其中通過的無功電流1

提高功率因數(shù)的方法很多,但總的來說可以歸結(jié)為兩大類:

1.提高自然功率因數(shù)的方法

采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率以改善其功率因數(shù)的措施,稱為提高自然功率因數(shù)的方法1主要有:

(1)正確選用異步電動機的型號與容量。據(jù)有關(guān)資料介紹,我國中小型異步電動機的用電負荷約占電網(wǎng)總負荷的80%以上,幾個主要電網(wǎng)中,電動機所耗能占整個工業(yè)用電量的60%～68%左右1因此做好電動機的降損節(jié)能具有十分重要的經(jīng)濟意義1正確選用異步電動機,使其額定容量與所帶負載相配合,對于改善功率因數(shù)是十分重要的1在選型方面,要注意選用節(jié)能型,淘汰高能耗的電動機,并依據(jù)電機機械工作對啟動力矩、啟動次數(shù)、調(diào)速等方面的具體要求,選用不同的型號。電動機的效率η與功率因數(shù)cosφ是反映電動機經(jīng)濟運行水平的主要指標(biāo),都與負載率β有密切關(guān)系1GB/T12497-90對三相異步電機三個運行區(qū)域規(guī)定如下:

當(dāng)負載率β在70%～100%之間時,為經(jīng)濟運行區(qū);

當(dāng)40%≤β≤70%時,為一般運行區(qū);

當(dāng)β<40%時,為非經(jīng)濟運行區(qū)1

(2)根據(jù)負荷選用相匹配的變壓器。電力變壓器一次側(cè)功率因數(shù)不但與負荷的功率因數(shù)有關(guān),而且與負荷率有關(guān)1若變壓器滿載運行,一次側(cè)功率因數(shù)僅比二次側(cè)降低約3～5%;若變壓器輕載運行,當(dāng)負荷小于0.6時,一次側(cè)功率因數(shù)就顯著下降,下降達11～18%,所以電力變壓器的負荷率在0.6以上運行時才較經(jīng)濟,一般應(yīng)在60%～70%比較合適1為了充分利用設(shè)備和提高功率因數(shù),電力變壓器一般不宜作輕載運行。當(dāng)電力變壓器負荷率小于30%時,應(yīng)當(dāng)更換成容量較小的變壓器。

(3)合理安排和調(diào)整工藝流程。合理安排和調(diào)整工藝流程,改善電機設(shè)備的運行狀態(tài),限制電焊機和機床電動機的空載運行1例如可采用空載自動延時斷電裝置流程等。

(4)異步電動機同步化運行。對于負荷率不大于0.7及最大負荷不大于90%額定功率的繞線式異步電動機,必要時可使其同步化,即當(dāng)繞線式異步電動機在起動完畢以后,向轉(zhuǎn)子三相繞組中送入直流勵磁,即產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩把異步電動機牽入同步運行,其運轉(zhuǎn)狀態(tài)與同步電動機相似1在過勵磁的情況下,電動機可向電網(wǎng)送出無功功率,從而達到改善功率因數(shù)的目的。

2.提高功率因數(shù)的補償方法

采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備來補償用電設(shè)備所需的無功功率,以提高其功率因數(shù)的措施,稱為提高功率因數(shù)的補償方法。采用補償法來提高功率因數(shù),必須增加新設(shè)備、增加有色與黑色金屬的需用量。此外,補償設(shè)備本身也有功率損失,所以從整體來看,應(yīng)首先采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法。但當(dāng)功率因數(shù)還達不到《電力設(shè)計技術(shù)規(guī)范》所要求的數(shù)值時,則需采用專門的補償設(shè)備來提高功率因數(shù)。應(yīng)用人工補償無功功率的方法通常有應(yīng)用移相電容器(即靜電電容器)、采用同步電動機和采用同步調(diào)相機三種方法。

同步電動機在過勵磁方式運行(0.8～0.9超前)時,就向電力系統(tǒng)輸送無功功率,提高了工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)1一般在滿足工藝條件下,采用或不采用同步電動機來提高企業(yè)的功率因數(shù),應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較。通常對低速、恒速且長期連續(xù)工作的容量較大的電動機,宜采用同步電動機組,如軋鋼的電動機組、球磨機、空壓機、鼓風(fēng)機、水泵等設(shè)備1這些設(shè)備采用同步電動機為原動機時,其容量一般在250KW以上,環(huán)境與啟動條件均能滿足同步電動機的要求,而且停歇時間較少,因此對改善功率因數(shù)能起很大作用1但是同步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且附有一套啟動控制設(shè)備,維護工作量大,價格較異步電動機貴,而且目前高壓移相電容器價格普遍降低,這就相應(yīng)地提高了“異步電動機加移相電容器的補償方案”的優(yōu)越性1移相電容器由于具有功率損耗小、運行維修很方便、短路電流小等優(yōu)點而在工業(yè)企業(yè)中被廣泛用作人工補償裝置。

綜上所述,提高功率因數(shù)必然對國家的能源利用、企業(yè)的經(jīng)濟效益起到促進作用,是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運行所不可缺少的條件1應(yīng)根據(jù)不同情況采取相應(yīng)措施來提高功率因數(shù),降低無功損耗,從而提高經(jīng)濟效益。