對工業(yè)企業(yè)電力用戶功率因數(shù)提高的探討

摘要：本文是在介紹了國家對工業(yè)企業(yè)電力用戶功率因數(shù)的規(guī)定及分析影響企業(yè)用戶功率因素的基礎(chǔ)上，探討了工業(yè)企業(yè)電力用戶提高功率因數(shù)基本方法，并以東北輕合金有限公司1#變電站升級改造為例來說明提高功率因數(shù)的益處，以此為廣大工業(yè)企業(yè)電力用戶企業(yè)提供一份參考意見。

關(guān)鍵詞：工業(yè)企業(yè)電力用戶 功率因數(shù) 無功功率補(bǔ)償

0 引言

工業(yè)企業(yè)電力用戶是電網(wǎng)中的用電大戶，他的用電效率的高低不僅關(guān)系到企業(yè)本身的經(jīng)濟(jì)利益，而且也會影響到國家電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，而工業(yè)企業(yè)電力用戶用電效率的高低是用功率因數(shù)來衡量的，因此國家規(guī)定高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.90以上；其它100KVA(KW)及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上；躉售和農(nóng)業(yè)用電，功率因數(shù)為0.8。超過或低于以上標(biāo)準(zhǔn)的，按規(guī)定比例減或增應(yīng)收電費總額。為此，無論是工業(yè)企業(yè)用戶還是供電企業(yè)都希望通過采用各種方法來提高功率因數(shù)從而使電力資源得到充分、合理、有效的利用，并達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 影響工業(yè)企業(yè)電力用戶功率因數(shù)的主要因素

影響工業(yè)企業(yè)電力用戶的功率因數(shù)原因很多，主要原因如下：①大量采用感應(yīng)電動機(jī)等電感性用電設(shè)備；②感性用電設(shè)備配套不合適和使用不合理，造成長期輕載或空載運(yùn)行，③采用日光燈、汞燈照明時，沒有配備電容器；④變電設(shè)備的負(fù)載率和年利用小時數(shù)過低。[1]

2 提高功率因數(shù)的方法

2.1 提高自然功率因數(shù)。這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。提高自然功率因數(shù)的方法有：①合理選擇異步電機(jī)；②避免電力變壓器輕載運(yùn)行；③合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電動機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況，提高異步電動機(jī)的檢修質(zhì)量；④在生產(chǎn)工藝條件允許的情況下，采用同步電動機(jī)代替異步電動機(jī)。

2.2 采用無功功率補(bǔ)償。

①無功功率補(bǔ)償?shù)脑瓌t是對大容量、運(yùn)行時間長、供電線路長的電動機(jī)等用電負(fù)荷應(yīng)實行無功被償。實行無功補(bǔ)償，可以減少發(fā)電機(jī)送出的無功功率和通過線路及變壓器的無功功率，所以也將減少線路和變壓器中的有功功率和電能損耗，提高用電變壓器和線路的利用率。[2]

②無功補(bǔ)償在電力用戶供配電系統(tǒng)中通常采用的方法主要有三種：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、單獨就地補(bǔ)償。[3]下面簡單介紹這三種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點：

高壓集中補(bǔ)償。高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費的增加。所以這種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效果較差，但這種補(bǔ)償方式投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對工廠高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效的無功補(bǔ)償以滿足工廠功率因數(shù)的要求，所以這種補(bǔ)償方式在一些大中型工廠中應(yīng)用比較常見。

低壓集中補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償是將低壓電容器組通過低壓開關(guān)集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上，這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償車間變電所低壓母線前的車間變電所和前面高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。這種補(bǔ)償方式可以使車間主變壓器的視在功率減小，從而使主變壓器容量選得較小，而且這種補(bǔ)償方式的低壓電容器柜一般可以安裝在低壓配電室內(nèi)，運(yùn)行方便。

單獨就地補(bǔ)償，又稱個別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償。單獨就地補(bǔ)償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個別大容量且連續(xù)運(yùn)行(如大中型異步電動機(jī))的無功消耗，以補(bǔ)勵磁無功為主。低壓個別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點是：用電設(shè)備運(yùn)行時，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點，其缺點是不能全面代替高低壓集中補(bǔ)償。

2.3 常見的無功補(bǔ)償裝置有：

①并聯(lián)電容補(bǔ)償。②同步補(bǔ)償器。③電力電容器成套補(bǔ)償裝置。④靜止無功補(bǔ)償裝置。[4]

3 東北輕合金有限責(zé)任公司變電所升級改造的特點

東北輕合金有限責(zé)任公司（即101廠，以下簡稱東輕公司）。東輕公司主要產(chǎn)品為《天鵝》牌鋁及鋁合金板、帶、箔、管、棒、型、線、鍛件、粉材和鎂合金型、棒、鍛件、粉材等18大類、236種合金、3011個品種，它的主要用電設(shè)備是各種電機(jī)，因此他的用電量很大，每年消耗的電量1200多千瓦時，是哈爾濱電網(wǎng)中用電大戶。東北輕合金有限公司的變電所是兩臺變壓器并列運(yùn)行，電壓等級是66KV/6 KV，在未進(jìn)行設(shè)備改造之前，其電網(wǎng)的功率因數(shù)維持在0.88以下，達(dá)不到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，為此東輕公司受到了電業(yè)部門的處罰。

基于此原因，東輕公司對變電所進(jìn)行了設(shè)備的升級改造，根據(jù)本公司的具體情況通過有關(guān)的計算設(shè)計在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，安裝了無功功率補(bǔ)償設(shè)備，此設(shè)備是以1#主變６KV側(cè)電壓、無功功率作為控制目標(biāo)，充分利用電容器的補(bǔ)償作用，將功率因數(shù)控制在設(shè)定的范圍。

安裝的設(shè)備包括：高壓真空斷路器、避雷器、放電用電高壓ＰＴ、串聯(lián)電抗器、高壓電容器、控制器、電容組微機(jī)保護(hù)等。

此設(shè)備具有以下功能：

①采用高壓真空斷路器，組數(shù)分為五組，可對五組電容器進(jìn)行投切，每組電容器的容量是1000Kvar。

②電容器可自動循環(huán)投切，保證同一電容器組在小于放電時間內(nèi)不再次投入。當(dāng)某組出現(xiàn)故障時刻自動閉鎖，不影響其它電容組的正常投切。

③可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊、并接受調(diào)度機(jī)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主機(jī)發(fā)來的命令。

④可實時顯示電壓、電流、功率因數(shù)及電容器的投切狀態(tài)等。

⑤具有過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)功能、測量功能及報警功能。

⑥每組電容器軍設(shè)有微機(jī)保護(hù)單元。能過實現(xiàn)三段過流及三相不平衡保護(hù)功能，可以取代傳統(tǒng)的繼電保護(hù)和熔斷器保護(hù)。

正如上所述，在東輕公司的變電所未進(jìn)行改造之前，其電網(wǎng)的功率因數(shù)為0.88，大大低于國家的有關(guān)規(guī)定，為此，東輕公司在電業(yè)部門繳納費用時，不僅要繳納實際消耗的電費，而且還要繳納電業(yè)部門的罰款，這些費用一年總計一億多元，自從對變電所進(jìn)行升級改造，安裝了無功補(bǔ)償設(shè)備之后，東輕公司的用電質(zhì)量不僅得到了大大的改善，功率因數(shù)提高到0.93，而且同時得到了電業(yè)部門每月3萬元的獎勵。

4 結(jié)束語

提高功率因數(shù)，無論是對供電企業(yè)還是用戶來說都有好處，具體表現(xiàn)在①減少供電線路的損失；②減少線路電壓損失，提高電壓質(zhì)量；③提高發(fā)、供、用電設(shè)備的使用效率；④減少企業(yè)電費支出。在當(dāng)今提倡低碳環(huán)保的社會背景下，提高功率因數(shù)，降低電能的損耗，毫無置疑是對人類社會一大貢獻(xiàn)，其產(chǎn)生的社會效益也是巨大的。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪永華主編.工廠供電[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.

[2]趙楠楠.淺談電網(wǎng)中無功功率補(bǔ)償.中小企業(yè)管理與科技[J].2009，(2):25-26.

[3]徐濾非主編.供配電系統(tǒng)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007.

[4]龔炳林.工礦企業(yè)節(jié)電措施及應(yīng)用.電氣時代[J].2011，(7):41-42.

本文為黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院科學(xué)研究項目《基于東輕公司合作進(jìn)行1#變電站無功補(bǔ)償裝置設(shè)備改造的研究》項目成果，項目編號：201122。