如何提高功率因數(shù)，優(yōu)化電力系統(tǒng)運行

萬惠芬（中國石化集團南京化學(xué)工業(yè)有限公司，江蘇 南京 210048）

1 優(yōu)化前狀況

我公司是大型化工生產(chǎn)企業(yè)，配置4座110kV和1座35kV總降，5臺同步汽輪發(fā)電機組。用電設(shè)備有大功率電熔爐、氫（空）氣壓縮機，大型離子膜整流變等，年用電量已超過10億kwh，且90%用電量來自外電網(wǎng)。按照與省電力公司簽訂的供用電協(xié)議，執(zhí)行大工業(yè)電價及功率因數(shù)調(diào)整電費辦法，按總降單線考核功率因數(shù)≥0.85。從2011年以來，有3座總降功率因數(shù)不達標(biāo)被罰款，其中2011年罰款107萬元，2012年罰款58萬元，2013年罰款96萬元。因此，減少功率因數(shù)罰款，是我公司需要解決的一大課題。

2 原因分析

2.1 設(shè)備利用率不高

我公司70%以上的用電負荷是異步電機，運行中大馬拉小車、淘汰電機、高能耗電機現(xiàn)象較為普遍。

2.2 無功調(diào)節(jié)手段缺乏

Y、N降建于70年代，原2個供電系統(tǒng)中有3臺同步發(fā)電機組、8臺大容量同步電機，提供系統(tǒng)無功。但自2011年以來，公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)開始調(diào)整，至2012年底，Y、N降所有的同步電機和3臺同步發(fā)電機相繼被拆除，失去無功補償手段，用電負荷卻在增加，致使這2個系統(tǒng)無功不足。

2.3 系統(tǒng)運方的調(diào)整

D降建于90年代，配套2臺25000kW同步發(fā)電機組，自發(fā)自用兼上網(wǎng)，發(fā)電機的無功補償系統(tǒng)功率因數(shù)。但從07年以來，省經(jīng)信委取消了自備電廠上網(wǎng)指標(biāo)，一線兩變運行，功率因數(shù)按上下網(wǎng)總無功計算，造成功率因數(shù)經(jīng)常性的罰款。

3 優(yōu)化措施

我們采取了提高自然功率因數(shù)和人工補償無功提高功率因數(shù)的優(yōu)化措施。經(jīng)過連續(xù)4年的優(yōu)化，取得了明顯的成果。

3.1 控制運行電壓，降低供電系統(tǒng)損耗。

6kv配電所運行電壓控制范圍在（6-6.2）kV，特殊情況下不得超過6.3kV；0.4kv變電所運行電壓控制范圍在（0.37-0.38）kV，特殊情況下不得超過0.39kV；電壓指標(biāo)不在此范圍內(nèi)的，調(diào)整變壓器無載調(diào)壓抽頭。

3.2 改善機電設(shè)備運行狀況，消除大馬拉小車現(xiàn)象。

根據(jù)工藝需要，將出力嚴重不足的電機進行技改。比如站區(qū)3臺1600kW給水泵進行液力偶合技術(shù)改造，工藝循環(huán)水630kW水泵更新為500kW等。

3.3 避免變壓器空載運行。

對合成變、凈化變、BDC變、二變、煤球變、污水變等負荷嚴重不足的變電所，停用一臺變壓器。

3.4 同步發(fā)電機補償。

5臺同步發(fā)電機盡量多發(fā)無功。主要措施：①在D降系統(tǒng)，采取一線兩變運方，自備電廠開足一臺發(fā)電機滿足有功，再增加勵磁，盡能力發(fā)無功，保持系統(tǒng)與外電網(wǎng)基本上零交換，通過調(diào)節(jié)主變檔位，平衡D降系統(tǒng)電壓。②在P降，受蒸汽影響，發(fā)電有功很低，在保證功率因數(shù)不進相的情況下，再多加勵磁，主發(fā)無功，補償系統(tǒng)，P降功率因數(shù)全年達標(biāo)。

3.5 并聯(lián)電容器補償

利用N降異地新建，重新計算了系統(tǒng)所需無功，投入了4組獨立的TBB6-3600/400型并聯(lián)電容器裝置，每組配置了9只400kvar的并聯(lián)電容器和CKCS-180/6.5型串聯(lián)電抗器，用于補償系統(tǒng)無功。并且隨著運行電壓變化，可以及時投切電容器，徹底解決了功率因數(shù)罰款問題。

4 優(yōu)化過程及效果（以N降為例）

4.1 優(yōu)化效果

表1 2011年-2014年110kVN降進線功率因數(shù)及罰款

4.2 優(yōu)化過程分析

2011年，沒有采取任何無功補償手段，只有部分同步機運行，用電量不多，罰款22萬元，占N降年用電費的0.39%；

2012年，化工裝置大部分處于停產(chǎn)待拆狀態(tài)，部分變壓器負荷接近于空載，停用一臺變壓器減少損耗，提高自然功率因數(shù)，由于用電量增加了3560萬kwh，罰款仍較多，占N降年用電費的0.65%，效果不太明顯；

2013年，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整思路已近明確，雖然該總降已列入異地改建，規(guī)劃設(shè)計中投入4組并聯(lián)電容器。因改造需要時間，一時仍無法解決功率因數(shù)罰款問題，我們在2012年的基礎(chǔ)上，控制電壓，用電量增加了2774萬kwh，功率因數(shù)罰款下降了3.06萬元，占N降年用電費的0.54%，取得了可觀的效果。

2014年1月底，改造后N降投入運行，增加了4組并聯(lián)電容器裝置補償無功。全年用電量已超2.5億kwh，功率因數(shù)罰款為零，從根本上解決了無功問題。

5 結(jié)語

通過對我公司電力系統(tǒng)的優(yōu)化，明顯減少了電費支出，提高了用電設(shè)備的利用率。比較多種無功補償措施，本人認為電容器（組）補償是較優(yōu)的一種。我公司無功補償主要集中在總降，雖然解決了功率因數(shù)罰款，但在用電設(shè)備中可能存在有的欠補償，有的過補償。因此，對企業(yè)用戶來說，建議采取分布式補償+集中式控制方式可能更加合理，從而更好地優(yōu)化電力系統(tǒng)運行。