淺談工廠供電系統中的功率因數及無功補償

袁懷清+李丹云

摘 要：如今，進入了科技不斷進步，社會不斷發展的新時代，很多的領域都進入了一種新的發展狀態，對于工廠的供電系統發展來說，提高功率因數的必要性不言而喻，而且，根據現在的實際情況來看，影響功率的主要因素有很多，而且不同的情況其主要影響因素也不一樣，如何利用科學而且有效的方法提供無功補償容量確定的方法，現在的方法還在不斷地改進和提升。

關鍵詞：功率因素；無功補償；電壓質量

1 影響供電系統功率因數的主要因素

1.1 供電系統電壓的范圍沒有限定以及電壓不穩定

首先，對于大型工廠來說，主要是由企業引領并開發的，大型工廠的供電系統一般需要進行不斷完善，對工廠供電系統的功率因素的影響而言，首先就是供電電壓沒有一個安全限定的范圍，供電系統電壓超出范圍會對功率因數造成很大的影響，供電電壓如果沒有一個安全限定值，一般而言，安全限定值應該低于額定值，如果高于額定值的時候，很容易由于磁路飽和而造成無功功率增長迅速，甚至會造成整個供電系統出現一定的安全隱患。當然，也不能過低，如果功率太低，會造成很多的設備尤其是電氣設備不能正常工作。

1.2 變頻器對于功率因數的影響

此外，對于整個供電系統而言，會有很多的變頻器存在，因為不同的設備或者用戶需要不同的功率電壓電流，變頻器對于整個工廠的供電系統是非常重要以及必要的，但是，在變頻器工作的過程中很容易產生大量的高次諧波，不僅僅對于整個用電設備的耐壓程度造成不同的威脅，而且在變頻器轉化電壓的過程中，甚至會消耗大量的無功功率，造成功率因數的變低，功率因數一旦變低，對于整個供電系統來說都是極具威脅性的。整個功率因數不能掌控整個供電系統的所有設備，因此，很多的設備都因此無法正常運行。

1.3 同一設備消耗功率比較大造成電流電壓不穩定

其次，就是同一設備會產生甚至消耗很多的無功功率，在一個設備運行的過程中，會消耗很多不同來源的電流電壓，比如說，會同時消耗很大的內能的同時還會消耗大量的機械能，這時由于很多的能量消耗，會產生非常大的電流和電壓，對于整個供電系統的安全系數是非常大的，所以，減少大量電流產生的線路電抗才能減少對無功功率的影響。

2 改善功率因數的主要方法

2.1 合理選擇使用自然的功率因數

首先，要選擇合適的自然的功率因數，一定要避免變壓器的空載運行或者長期處于低負載的運行狀態，另外，整個工廠電力的運行都是一個規范的運行系統，所以，整個工藝的流程要合理進行安排和調整，還有，工廠中有一些設備需要定期進行檢查開關情況，因為大量消耗電功率，并且產生比較大的能量，如果不經常進行檢查，很容易造成能量引起的安全隱患。比如說常見的電焊機和機床電動機等設備。另外，對于開關的選擇，電磁開關目前的應用效果比較好，因為一般不需要電壓的控制，屬于無壓控制，安全隱患比較小，而且對于工程的內部功率因數造成的影響也比較小。

2.2 采用無功補償的方式調整整體的功率因數

其次，就是無功補償的方式進行調整整體的功率因數，整個無功補償的方式利用的設備有兩個，第一個是同步補償器，其次是靜電電容器，同步補償器可以說是整個無功補償過程中非常重要以及必要的，一般整個無功補償都需要利用其進行無功功率發電，能夠非常均勻的調整電網的電壓水平，屬于一種比較高端而且處理電壓效果比較好的功率處理設備，但是因為其處理能力比較強，所以其成本比較高，一般的企業無法大量利用這種設備去平均分配電壓和電流，所以，在電網系統中，一般的企業工廠利用的就是靜電電容器，利用這種設備進行無功補償，整體的效果比較好，而且成本比較低，符合工廠的實際情況。靜電電容器一般安裝在用戶線路上，一般放在并聯的地方，如果同一電流或者電壓在并聯處能夠有效的抵消起到補償或者抵消的作用，而且對于功率和能量的影響都比較小。根據實際應用情況能夠看出來，現在的靜電電容器應用的效果比較良好。

3 無功補償提升功率因數的必要性和重要作用

當然，很多的企業工廠沒有進行所謂的無功補償，甚至認為無功補償的作用和意義并不是很大，但是，實際來看，無功補償能夠有效的提升工廠供電效率，無功補償能夠有效的提升整體的功率因數，功率因數的增加也就是起到了無功補償的主要作用。因為非常多的無功功率的產生，造成傳輸的電流增加，也增加了輸電線路上有效功率以及相關電能的相對損耗。無功功率的產生，也就是說整個電力系統做無用功的程度。電路系統中由于無功功率的出現會占據一定的功率，造成很多的電氣設備不能夠正常運行。而且，如果功率過大，就要一定的靜電電容器進行電壓控制甚至是利用變頻器進行功率轉變。無功補償作為有效改善無功功率的一種解決方法，主要的優點有以下幾點，首先，能夠改善電能的質量。不僅僅能夠控制整體的電壓處于穩定的狀態，而且還能減少一些無用電壓的消耗，進而直接有效的改善了電網的質量。其次，在供電效率的電能消耗以及變頻器變壓器甚至變流器上的電量消耗都有直接的改善。根據電路消耗的原理進行計算，發現了電路的有效功率消耗情況和電流的平方成正相關，所以，只有改變電流的大小，也就是進行合理的分流，才能減少有效功率的損失和消耗，通常情況，無功補償就能有效的控制電流，一般方法就是合成電流，幾個分支電流混在一起進行合成，合成的電流明顯變小，因此，可以利用橫截面積比較小的金屬導線進行運輸電流。輸送電路的效率也能直接的提升，還能夠直接的減少無功補償的效果。其次，還能夠在提升設備用電效率的同時直接的節約了電費。因為無功補償能夠直接的增加功率因數，對電動機的負載率會有所增加，進而需要電網的供電能力直接減少。變壓器的供電能力直接的增強，整體的供電系統的供電效率直接的提升。與此同時，供電系統對于不同的功率因數的供電系統的工廠企業會有一定的獎懲措施。當然，供電系統的功率因數比較好，產生的無功功率比較低的同時，就會有大大的節約了成本，還能有一定的獎勵。

4 無功補償應用改善供電系統的功率因數的展望

如今，無功補償的重要性已經被廣大人民群眾看見，并且經過了多年的努力，無功補償的應用水平已經達到了世界前列的水平，并且，無功補償能夠讓很多的大型企業的工廠的供電系統處于一個不斷更新的水平，在發展上有一定的針對性意義，相信在未來，我國能夠通過自己的努力，不斷地革新技術，比如說將設備的自動化發展等融入到電力系統中。

參考文獻

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