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1节约电能与提高工厂供电统的功率因数•6-1工厂企业中的电能节约•6-2工厂的功率因数及对供电系统的影响•6-3提高自然功率因数•6-4功率因数的人工补偿2§6-1工厂企业中的电能节约一、工厂中与节约电能密切相关的技术指标在工厂中与节约电能密切相关的重要技术指标是：电力、电量及功率因数。(一)电力限制最大负荷，减小工厂负荷曲线的峰谷差，不仅可以使电力系统的发、变电设备得到充分利用，而且当电能消耗量在某一规定时间内为定值时，平稳的负荷曲线将使配、变电设备及电网中的电能损耗为最小。3应制订的电能平衡计划包括有功电能部分：(1)全厂用电平衡计划。(2)车间用电平衡计划。(3)由动力科指定的，大型特殊用电设备用电平衡计划。无功电能部分：(1)全厂用电平衡计划。(2)特殊指定的，个别车间无功电能用电平衡计划。4§6-2工厂的功率因数及对供电系统的影响在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性。（例如：感应电动机、电力变压器，电焊机等）这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。5一、工厂供电系统中常用的功率因数1.瞬时功率因数:工厂的功率因数是随设备类别、负荷情况、电压高低而不断变化的。瞬时值可由功率因数表测得。或根据电流表、电压表及功率表在同一时刻的读数间接地从下式得到：6783．自然功率因数凡未装设人工补偿装置时的功率因数称为自然功率因数。自然功率因数有瞬时值和均权平均值两种。4．总功率因数设置人工补偿装置后的功率因数称总功率因数。同样它可以有瞬时值和均权平均值。9二、功率因数对供电系统的影响当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大，即供电系统的功率因数降低将会引起：(1)系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等容量增大，因而增大了初投资费用。(2)无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备及供电线路的有功功率损耗相应地增大。10(3)由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，就使得供电系统中的电压损失增加，使得调压困难。(4)对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，对发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大激磁电流，则使转子绕组的温升超过允许范围。原动机的出力是以有功功率衡量的，无功功率的增加，导致原动机的出力相对降低。11•无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有极不良的影响。因此，供电单位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求，无功功率的减少就相应地提高了功率因数。目前供电部门实行按功率因数征收电费，因此功率因数的高低也是供电系统的一项重要的经济指标。12§6-3提高自然功率因数•不添置任何补偿设备，采取措施减少供电系统中无功功率的需要量，称为提高自然功率因数。它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。•要提高自然功率因数，首先应当明确工业企业供电系统中的无功功率主要提供给哪些用电设备。•工业企业取自电力系统的全部无功功率中提供给感应电动机的约为60％，提供给变压器的约为20％，其余的无功功率主要供给整流设备，各种感应器械、电抗器及架空电力线路等。因此可以得出结论，即工业企业的无功功率主要消耗在感应电动机及变压器中。13在工业企业中提高自然功率因数的主要措施如下：（1）调整工艺加工过程，改善设备的工作状况，使电能得到最好的利用;（2）合理选用感应电动机及变压器；（3）条件允许时，用同等容量的同步电动机代替感应电动机。14§6-4功率因数的人工补偿一、补偿容量的确定供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数要提出一定的要求，它是根据工厂电源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂的负荷的容量决定的。根据《全国供用电规则》的规定，要求一般工业用户的功率因数为0.85~0.9以上。15提高功率因数•供电单位对工厂功率因数这样高的要求，仅仅依靠提高自然功率因数的办法，一般不能满足要求。因此，工厂便需装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。•16提高功率因数•对新建工厂、在最初设计时，补偿容量可按下式确定：1718三、静电电容器的补偿方式及安装位置•静电电容器的补偿方式分三种：•1、个别补偿•2、分组补偿•3、集中补偿•其安装位置如图6-12。19在末端负荷处补偿，可以最大限度减少系统中流过的无功功率，从技术的观点来看，这是最好的补偿方式，但这种补偿方式也有不足之处：(1)电容器利用率低因为在用电设备切除的同时电容器也切除，否则产生无功功率的倒送；(2)易受到机械震动及其它环境条件的影响这种补偿方式适用于长期稳定运行，无功功率需要量较大，或距电源较远，不便于实现分组补偿的场合。20四、高、低压静电电容器的分布低压电容器的价格要比同容量的高压电容器高。我国目前生产的BW系列并联电容器lkV及以下为23元/lkvar，lkV以上的为20元/lkvar，因此，采用高压集中补偿，电容器本身价格比较便宜，电容器利用率高，但投切电容器的开关设备及保护装置价格都比较高。采用低压静电电容器在变电所低压侧集中或在车间中分散，甚至对电气设备个别进行补偿，补偿效果较高压侧补偿好，开关及保护设备价格低且易于实现自动投切，缺点是置于负荷末端的补偿电容器利用不充分。21在工厂供电系统中应采用高、低压混合补偿的方式为发挥各自的优点，但针对我国目前情况，低压静电电容器与高压静电电容器价格差别不大，没有按照技术经济分析的方法确定每台开关电器连接电容器的最优容量，特别是高压断路器等开关设备的价格高昂，所以绝大多数采用低压补偿的方案。采用低压分散补偿时，当静电电容器的补偿容量确定之后，电容器在各支路的比例可按照功率及能量损耗量小的原则进行合理分配，以取得最佳的补偿效益。22分析放射式网路中补偿电容器的分配方法•从电路功率及能量损耗的计算得知，如果令负荷电流在并联回路内按照阻抗大小作反比例分配，则其功率和能量损耗为最小。根据这一概念，可以认为所有接用电容器的回路都并联在一起。23•1．时间程序控制投切法•这种控制方法是根据系统全天24h无功负荷的变化曲线，按时间程序投入(或切断)部分或全部补偿电容器。这种方法，控制设备简单，操作方便，又可以防止无功功率倒送向电网。但由于这种控制方式是以时间作为调节依据，所以仅适用于负荷比较稳定，无功负荷变化有规律的场合。•24•2.按电压原则调节A•按电网电压调节，主要是为了减少电压对额定电压的偏移量。•当电容器投入则电压升高，切断则电压降低，因此，当电压过高时，电容器自动切断，反之则自动投入。但是电压的高低，不仅与工厂安装电容器处的负荷有关，而且与整个线路、中转用户，甚至与地区变电所或工厂总降压变电所的调压措施有关，要想使电压的偏移维持在某一水平，只靠电容器的投入和切断显然是不够的，必须利用上述的综合因素。252.按电压原则调节B•按电压自动调节的起动元件是具有常开和常闭两个触点的低电压继电器，常开触点在低电压时控制投入，常闭触点在电压升高时作用于切断，为了避免电压波动时的误动作，时间继电器一般整定在2-3min，为了提高准确度，有时也采用低电压及过电压两个电压继电器。•按电压原则自动调节的方法也很简单经济，和按时间调节的方法一样，在工厂中也可以广泛利用。2627•3．检测无功功率自动投切电容器•检测无功功率自动投切电容器，是根据无功负荷的变化来投切电容器，使系统功率因数维持在某一定值附近。图6-21为按无功功率变化自动投切电容器的控制方框图。•当无功检测器检测出的无功功率值大于上限给定值时，将补偿电容器投入电网运行。反之，当检测器检测出的无功功率值小于下限给定值时，将补偿电容器从电网切除。而无功功率的上、下限给定值是按需要满足系统功率因数整定的，这样就能够调节系统的功率因数满足一定的要求。28•4．检测功率因数自动投切电容器•这是目前国内外被广泛应用的一种法。系统功率因数经常处于最佳值。•29习题