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(gè)部分所需的無(wú)功功率,特別是減少負(fù)荷取用的

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

提高功率因數(shù)的方法很多,但總的來(lái)說(shuō)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(wú)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(dòng)機(jī)的型號(hào)與容量。據(jù)有關(guān)資料介紹,我國(guó)中小型異步電動(dòng)機(jī)的用電負(fù)荷約占電網(wǎng)總負(fù)荷的80%以上,幾個(gè)主要電網(wǎng)中,電動(dòng)機(jī)所耗能占整個(gè)工業(yè)用電量的60%～68%左右1因此做好電動(dòng)機(jī)的降損節(jié)能具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義1正確選用異步電動(dòng)機(jī),使其額定容量與所帶負(fù)載相配合,對(duì)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(dòng)機(jī),并依據(jù)電機(jī)機(jī)械工作對(duì)啟動(dòng)力矩、啟動(dòng)次數(shù)、調(diào)速等方面的具體要求,選用不同的型號(hào)。電動(dòng)機(jī)的效率η與功率因數(shù)cosφ是反映電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的主要指標(biāo),都與負(fù)載率β有密切關(guān)系1GB/T12497-90對(duì)三相異步電機(jī)三個(gè)運(yùn)行區(qū)域規(guī)定如下:

當(dāng)負(fù)載率β在70%～100%之間時(shí),為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū);

當(dāng)40%≤β≤70%時(shí),為一般運(yùn)行區(qū);

當(dāng)β<40%時(shí),為非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)1

(2)根據(jù)負(fù)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(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān),而且與負(fù)荷率有關(guān)1若變壓器滿載運(yùn)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(yùn)行,當(dāng)負(fù)荷小于0.6時(shí),一次側(cè)功率因數(shù)就顯著下降,下降達(dá)11～18%,所以電力變壓器的負(fù)荷率在0.6以上運(yùn)行時(shí)才較經(jīng)濟(jì),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(yùn)行。當(dāng)電力變壓器負(fù)荷率小于30%時(shí),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(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),限制電焊機(jī)和機(jī)床電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行1例如可采用空載自動(dòng)延時(shí)斷電裝置流程等。

(4)異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行。對(duì)于負(fù)荷率不大于0.7及最大負(fù)荷不大于90%額定功率的繞線式異步電動(dòng)機(jī),必要時(shí)可使其同步化,即當(dāng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)完畢以后,向轉(zhuǎn)子三相繞組中送入直流勵(lì)磁,即產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩把異步電動(dòng)機(jī)牽入同步運(yùn)行,其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與同步電動(dòng)機(jī)相似1在過(guò)勵(lì)磁的情況下,電動(dòng)機(jī)可向電網(wǎng)送出無(wú)功功率,從而達(dá)到改善功率因數(shù)的目的。

2.提高功率因數(shù)的補(bǔ)償方法

采用供應(yīng)無(wú)功功率的設(shè)備來(lái)補(bǔ)償用電設(shè)備所需的無(wú)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(bǔ)償方法。采用補(bǔ)償法來(lái)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(bǔ)償設(shè)備本身也有功率損失,所以從整體來(lái)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(dá)不到《電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》所要求的數(shù)值時(shí),則需采用專門的補(bǔ)償設(shè)備來(lái)提高功率因數(shù)。應(yīng)用人工補(bǔ)償無(wú)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(dòng)機(jī)和采用同步調(diào)相機(jī)三種方法。

同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)磁方式運(yùn)行(0.8～0.9超前)時(shí),就向電力系統(tǒng)輸送無(wú)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(dòng)機(jī)來(lái)提高企業(yè)的功率因數(shù),應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。通常對(duì)低速、恒速且長(zhǎng)期連續(xù)工作的容量較大的電動(dòng)機(jī),宜采用同步電動(dòng)機(jī)組,如軋鋼的電動(dòng)機(jī)組、球磨機(jī)、空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備1這些設(shè)備采用同步電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)時(shí),其容量一般在250KW以上,環(huán)境與啟動(dòng)條件均能滿足同步電動(dòng)機(jī)的要求,而且停歇時(shí)間較少,因此對(duì)改善功率因數(shù)能起很大作用1但是同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且附有一套啟動(dòng)控制設(shè)備,維護(hù)工作量大,價(jià)格較異步電動(dòng)機(jī)貴,而且目前高壓移相電容器價(jià)格普遍降低,這就相應(yīng)地提高了“異步電動(dòng)機(jī)加移相電容器的補(bǔ)償方案”的優(yōu)越性1移相電容器由于具有功率損耗小、運(yùn)行維修很方便、短路電流小等優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)企業(yè)中被廣泛用作人工補(bǔ)償裝置。

綜上所述,提高功率因數(shù)必然對(duì)國(guó)家的能源利用、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到促進(jìn)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(yùn)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(lái)提高功率因數(shù),降低無(wú)功損耗,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。