提高功率因数的意义和方法是什么
一。 提高功率因数的实际意义
1． 对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosØ中的cosØ=1；但是当负载为干性或容性时，cosØ<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。
2． 对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cosØ ，因为I=P./V/ cosØ，所以Pl=R*P./V/cosØ（V是负载端电压的有效值）。
由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cosØ会降低输电线上的功率损耗！
在实际中，提高功率因数意味着：
1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。
2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosØ=0.5时的损耗是cosØ=1时的4倍。
3) 能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。
4) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。
5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cosØ也就使发电机能多出有功功率。
在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。
在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。
二．提高功率因数的几种方法
可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法：
提高自然因数的方法：
1). 恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。
2). 对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。
3). 避免电机或设备空载运行。
4). 合理配置变压器，恰当地选择其容量。
5). 调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。
6). 改善配电线路布局，避免曲折迂回等。
人工补偿法：
实际中可使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补尝无功，即：在感性负载上并联电容器。一下为理论解释：
在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载于电源之间原有的能量交换。
在交流电路中，纯电阻电路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电流滞后于电压90º，而纯电容的电流则超前于电压90º，电容中的电流与电感中的电流相差180º，能相互抵消。
电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流将滞后电压一个角度，如图1所示，将并联电容器与负载并联，则电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使总电流减小，功率因数将提高。
并联电容器的补偿方法又可分为：
1． 个别补偿。即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组，与用电设备同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。
适合用于低压网络，优点是补尝效果好，缺点是电容器利用率低。
2． 分组补偿。即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线上。
优点是电容器利用率较高且补尝效果也较理想（比较折中）。
3． 集中补偿。即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线 上。在实际中会将电容器接在变电所的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所的总无功负荷来选择。
优点:是电容器利用率高，能减少电网和用户变压器及供电线路的无功负荷。缺点:不能减少用户内部配电网络的无功负荷。
实际中上述方法可同时使用。对较大容量机组进行就地无功补尝。
提高功率因数的方法
2.1 提高自然功率因数的方法
提高自然功率因数,就是不添置任何补偿装置,采取措施来减少供电系统中无功功率的需要量。它不需增加投资,是最经济的提高功率因数的方法。在不进行任何人工补偿之前,首先从提高自然功率因数着手,能收到既节电又减少开支的效果。
2.1.1 正确选用异步电动机的型号与容量
我们公司的主要用电设备有电焊机、空压机、角磨机、探伤设备、数控机床、间歇式机械吊车等。而这些设备主要是异步电动机,属于感性设备,平均功率因数都比较低。要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。因此,我们在选择异步电动机时,既注意它们的机械性能,又同时考虑它们的电器指标,合理选择其型号、规格和容量,使其处于经济运行状态。其次,我们也尽量提高异步电动机的检修质量,因为异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
2.1.2 根据负荷选用相匹配的变压器
电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关,而且与负荷率有关。若变压器满载运行一次侧功率因数仅比二次侧降低约3~5%;若变压器轻载运行,当负荷小于0.6时,一次侧功率因数就显著下降,下降达11%~18%,所以变压器的负荷率在60%~70%运行最为经济。根据我们公司的负荷情况,我们使用两台1000KVA的干式变压器及一台1000KVA的箱式变压器和一台800KVA的箱式变压器,总容量为3800KVA的变压器向生产厂区及办公大楼供电。负荷率基本保持在70%左右。
2.1.3 合理安排和调整工艺流程
在合理安排和调整工艺流程,改善电机设备的运行状态方面,我们也尽量限制电焊机和机床的空载运行。有的设备还采用了空载自动延时断电装置流程。
2.2 提高功率因数的补偿方法
当采用提高用电设备自然功率因数的方法。还达不到《电力设计技术规范》所要求的数值时,则需采用专门的补偿设备来提高功率因数。
应用人工补偿无功功率的方法通常有应用移相电容器(即静电电容器)、采用同步电动机和采用同步调相机三种方法。
对于采用并联电容器进行无功补偿,按其在供电系统中安装的位置来分,可分为集中补偿、分组补偿和就地补偿三种。
(1)集中补偿:即在高、(https://www.dgzj.com/ 电工之家)低压配电所内设置若干组电容器组,电容器接在配电母线上,补偿该配电所供电范围内的无功功率,并使总功率因数达到所规定的值以上。如果电容器组容量较大,可采用电容器柜,如果企业配电容量大,需大量采用电容器进行无功补偿,则另外建造电容器室。
(2)分组补偿:有的企业小功率异步电动机较少,不可能都装无功就地补偿器。这时,用分组补偿比较合适,即在车间或对多台小功率异步电动机装设无功补偿器。
(3)就地补偿:即把无功补偿器直接接在异步电动机旁或进线端子上。这种补偿方法相当于把无功电源直接搬移到异步电动机旁,使异步电动机所需要的大部分无功功率由无功就地补偿器供给,无功功率仅在异步电动机和并联电容器之间流动。从而消除了无功电流在高、低压线路上的流动,减少线路负荷和损耗。 功率因数的人工补偿装置又可分为同步补偿和静止补偿两大类:
同步补偿机:是处于无载运行状态的同步电动机,可以将它看成专门的无功功率发电机。其作用有两个,一是提高电网的功率因数,二是调节输电线路的电压。其特点有:
(1)补偿工作在过激状态时,其激磁电流较大,因而补偿机本身的损耗也较大。
(2)不直接拖动任何机械负荷,它的起动较同步电机容易多。
(3)与其它补偿装置(如并联电容器)比较,造价高,并因有旋转部分,维修较复杂。
静止补偿器:是一种利用电容器和各种类型的电抗器,进行无功静止补偿的装置,它可向电网提供可变动的容性和感性无功功率。静止无功补偿装置（简称SVC）是指凡是能够以无机械传动部件而达到提供无功出力的装置。它是由静电电容器和晶闸管等部件组合而成的。
由于我公司实际生产工艺中没有使用同步电机,所以我们采用并联移相电容器进行就近补偿和低压成组补偿两种方式。
首先,我们将异相电容器分散地装设在车间或用电设备附近。这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率,因此它的补偿范围最大,效果也较好。但是这种补偿方式总的设备投资较大,所以并未广泛的采用到每一台设备上。
然后我们将车间每一跨的低压母线上都装设了电容器组,既补偿了无功,也起到了隔离和衰减谐波的作用。
最后我们在变压器的出线低压母线上也装设了电容器组,使得补偿范围进一步扩大。
在选择补偿设备,充分考虑安全性的同时,我们跟据实际情况选择了JKG系列无功功率自动补偿控制器,这种控制器能随意设定投入门限、投入延时、切除延时、过压门限、过压延时、欠流切除等参数,能自动跟踪功率因数变化合理选择电容器组,还能在功率因数超前是快速切除已投电容.电容器我们选用了BSMJO.45-30-3型自愈式并联电容器.该电容器的额度工作电压450V,容量30Kvar,三相三角形接法,具有自放电功能,最高过电压110%额度电压,最高过电流130%额定电流.
通过这种组合的补偿方式,向电网提供可阶梯调节的容性无功,补偿多余的感性无功,使我公司实际功率因数提高到0.95左右,补偿效果明显.以线损为例,我公司年用电量约为450万千瓦时,补偿前线损率约为5%,补偿后功率因数从0.87提高到0.95,则每年可减低线损约为5万千瓦时,按每度电1元计算,可节约电费开支5万元,加上电力系统功率因数奖3万元,每年共计节约电费开支8万元.
