浅谈工厂供电系统中的功率因数及无功补偿

袁怀清+李丹云

摘 要：如今，进入了科技不断进步，社会不断发展的新时代，很多的领域都进入了一种新的发展状态，对于工厂的供电系统发展来说，提高功率因数的必要性不言而喻，而且，根据现在的实际情况来看，影响功率的主要因素有很多，而且不同的情况其主要影响因素也不一样，如何利用科学而且有效的方法提供无功补偿容量确定的方法，现在的方法还在不断地改进和提升。

关键词：功率因素；无功补偿；电压质量

1 影响供电系统功率因数的主要因素

1.1 供电系统电压的范围没有限定以及电压不稳定

首先，对于大型工厂来说，主要是由企业引领并开发的，大型工厂的供电系统一般需要进行不断完善，对工厂供电系统的功率因素的影响而言，首先就是供电电压没有一个安全限定的范围，供电系统电压超出范围会对功率因数造成很大的影响，供电电压如果没有一个安全限定值，一般而言，安全限定值应该低于额定值，如果高于额定值的时候，很容易由于磁路饱和而造成无功功率增长迅速，甚至会造成整个供电系统出现一定的安全隐患。当然，也不能过低，如果功率太低，会造成很多的设备尤其是电气设备不能正常工作。

1.2 变频器对于功率因数的影响

此外，对于整个供电系统而言，会有很多的变频器存在，因为不同的设备或者用户需要不同的功率电压电流，变频器对于整个工厂的供电系统是非常重要以及必要的，但是，在变频器工作的过程中很容易产生大量的高次谐波，不仅仅对于整个用电设备的耐压程度造成不同的威胁，而且在变频器转化电压的过程中，甚至会消耗大量的无功功率，造成功率因数的变低，功率因数一旦变低，对于整个供电系统来说都是极具威胁性的。整个功率因数不能掌控整个供电系统的所有设备，因此，很多的设备都因此无法正常运行。

1.3 同一设备消耗功率比较大造成电流电压不稳定

其次，就是同一设备会产生甚至消耗很多的无功功率，在一个设备运行的过程中，会消耗很多不同来源的电流电压，比如说，会同时消耗很大的内能的同时还会消耗大量的机械能，这时由于很多的能量消耗，会产生非常大的电流和电压，对于整个供电系统的安全系数是非常大的，所以，减少大量电流产生的线路电抗才能减少对无功功率的影响。

2 改善功率因数的主要方法

2.1 合理选择使用自然的功率因数

首先，要选择合适的自然的功率因数，一定要避免变压器的空载运行或者长期处于低负载的运行状态，另外，整个工厂电力的运行都是一个规范的运行系统，所以，整个工艺的流程要合理进行安排和调整，还有，工厂中有一些设备需要定期进行检查开关情况，因为大量消耗电功率，并且产生比较大的能量，如果不经常进行检查，很容易造成能量引起的安全隐患。比如说常见的电焊机和机床电动机等设备。另外，对于开关的选择，电磁开关目前的应用效果比较好，因为一般不需要电压的控制，属于无压控制，安全隐患比较小，而且对于工程的内部功率因数造成的影响也比较小。

2.2 采用无功补偿的方式调整整体的功率因数

其次，就是无功补偿的方式进行调整整体的功率因数，整个无功补偿的方式利用的设备有两个，第一个是同步补偿器，其次是静电电容器，同步补偿器可以说是整个无功补偿过程中非常重要以及必要的，一般整个无功补偿都需要利用其进行无功功率发电，能够非常均匀的调整电网的电压水平，属于一种比较高端而且处理电压效果比较好的功率处理设备，但是因为其处理能力比较强，所以其成本比较高，一般的企业无法大量利用这种设备去平均分配电压和电流，所以，在电网系统中，一般的企业工厂利用的就是静电电容器，利用这种设备进行无功补偿，整体的效果比较好，而且成本比较低，符合工厂的实际情况。静电电容器一般安装在用户线路上，一般放在并联的地方，如果同一电流或者电压在并联处能够有效的抵消起到补偿或者抵消的作用，而且对于功率和能量的影响都比较小。根据实际应用情况能够看出来，现在的静电电容器应用的效果比较良好。

3 无功补偿提升功率因数的必要性和重要作用

当然，很多的企业工厂没有进行所谓的无功补偿，甚至认为无功补偿的作用和意义并不是很大，但是，实际来看，无功补偿能够有效的提升工厂供电效率，无功补偿能够有效的提升整体的功率因数，功率因数的增加也就是起到了无功补偿的主要作用。因为非常多的无功功率的产生，造成传输的电流增加，也增加了输电线路上有效功率以及相关电能的相对损耗。无功功率的产生，也就是说整个电力系统做无用功的程度。电路系统中由于无功功率的出现会占据一定的功率，造成很多的电气设备不能够正常运行。而且，如果功率过大，就要一定的静电电容器进行电压控制甚至是利用变频器进行功率转变。无功补偿作为有效改善无功功率的一种解决方法，主要的优点有以下几点，首先，能够改善电能的质量。不仅仅能够控制整体的电压处于稳定的状态，而且还能减少一些无用电压的消耗，进而直接有效的改善了电网的质量。其次，在供电效率的电能消耗以及变频器变压器甚至变流器上的电量消耗都有直接的改善。根据电路消耗的原理进行计算，发现了电路的有效功率消耗情况和电流的平方成正相关，所以，只有改变电流的大小，也就是进行合理的分流，才能减少有效功率的损失和消耗，通常情况，无功补偿就能有效的控制电流，一般方法就是合成电流，几个分支电流混在一起进行合成，合成的电流明显变小，因此，可以利用橫截面积比较小的金属导线进行运输电流。输送电路的效率也能直接的提升，还能够直接的减少无功补偿的效果。其次，还能够在提升设备用电效率的同时直接的节约了电费。因为无功补偿能够直接的增加功率因数，对电动机的负载率会有所增加，进而需要电网的供电能力直接减少。变压器的供电能力直接的增强，整体的供电系统的供电效率直接的提升。与此同时，供电系统对于不同的功率因数的供电系统的工厂企业会有一定的奖惩措施。当然，供电系统的功率因数比较好，产生的无功功率比较低的同时，就会有大大的节约了成本，还能有一定的奖励。

4 无功补偿应用改善供电系统的功率因数的展望

如今，无功补偿的重要性已经被广大人民群众看见，并且经过了多年的努力，无功补偿的应用水平已经达到了世界前列的水平，并且，无功补偿能够让很多的大型企业的工厂的供电系统处于一个不断更新的水平，在发展上有一定的针对性意义，相信在未来，我国能够通过自己的努力，不断地革新技术，比如说将设备的自动化发展等融入到电力系统中。

参考文献

[1]卢贤成.工厂供电系统功率因数就地补偿的理论与实践[J].有色冶金节能，2010（9）：111-113

[2]蔡颖新.工厂供电系统无功补偿的分析与应用[J].电气节能与新能源，2007（8）.