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【摘 要】在工厂供电过程中，功率因数补偿具有重要的作用，功率因数的大小对设备输出有功功率的能力具有直接的影响作用，因此，对工厂供电系统的高效、稳定及安全运行的要求越来越高，为了满足工厂的用电和稳压节能的需求，最有效的途径就是引用功率因数补偿的方法。本文主要对工厂供电中功率因数补偿的应用给予分析，从工厂的实际出发，对几种比较适合的功率因数补偿的方法给予研究，包括人工补偿的采用及自然功率因数的提高，其中分组补偿法的采用，能够使功率因数得到有效改善，有利于工厂的安全、有序生产，使负载电压不断趋于稳定，有利于工厂稳压节能目的的实现。
【关键词】工厂供电；功率因数补偿；功率因数；有功功率；稳压节能
在工厂运行过程中，供电系统的安全、稳定运行具有重要的作用，直接关系到工厂的生产效益。因此，使工厂供电系统的运行效率得到有效的提升，是当前急需解决的问题，最有效的途径就是选择一个合适的功率因数补偿的方法，在供电系统的运行当中，功率因数是一个比较关键的技术参数，在电气设备效率的衡量过程中，功率因数也是一个重要的系数，功率因数越低，说明电气设备输出有功功率的能力越弱，设备的利用率越低，供电线路损失越严重。对于功率因数，供电部门有一定的标准要求，现阶段，在国内规定功率因数的标准范围为0.9-1。
一、工厂供电系统中功率因数的影响作用
在交流电路中，功率因数是指电压与电流之间的相位差的余弦，而功率因数在数值上等于有功功率与视在功率的比值，公式表示为：
其中，P表示有功功率，S表示视在功率，Φ表示电流与电压之间的相位差。在工厂供电系统中，电感性是多数电气设备的特性，比如电焊机、电力变压器、感应电动机，在正常工作中，这些电气设备会产生交变磁场，主要靠吸收有功功率和无功功率来实现。在有功功率输送过程中，一定情况下，无功功率一旦增加，将会使有功功率因数降低，进而严重影响供电系统。工厂供电系统功率因数的提高，不仅有助于供电系统供电质量的改善，还会大大降低无功损耗，促进节能目的的实现。目前，多数工厂为了达到节能的目的，一个有效的方法就是改善功率因数。
二、提升功率因数对供电系统的好处
（1）在工厂供电系统中，功率因数得到有效的改善，不仅大大减少了电气元件的使用，还降低了电力投资费用，使电能本身的损耗得以降低；（2）在电气设备运行过程中，确保良好的功率因数值，可以减少电压损失，使负载电压更加具有稳定性，促进电能质量的改善；（3）在现有设备的运行过程中，如果设备容量不变，在电容器安装之后，可以使功率因数得以提高，增加负载容量，比如一台变压器（800kVA），功率因数从0.8提高为0.98，补偿前的电功率：800×0.8=640kW；补偿后电功率为：800×0.98=784kW。经过计算，可以看出对于同一台变压器，功率因数提高后，可以大大增加电气设备的负载。
三、功率因数补偿的方法
1、自然因数的提高
为了提高自然因数法，常用的方法主要有：（1）在选择电动机时，电动机的容量一定要恰当，进而降低电动机的无功损耗，避免“大马拉小车”现象的发生；（2）对于轻载电动机，平均负荷一般较小，一般低于额定容量的40%，此时可以改变线圈接法，比如三角接法，有利于自动转换；（3）在机组或电气设备运行过程中，要加强巡视工作，避免空载运行现象的出现；（4）对变压器进行合理配置，选择比较恰当的设备容量；（5）对工厂生产班次进行有效的调整，尽量使用电负荷均衡化，使用电负荷率得到有效的提升；（6）对工厂供电系统的配电电路布局进行改善，尽量防止曲折迂回现象的出现。
2、人工补偿法
实际运行中，进行无功补偿的设备主要有電路电容器、调相机。一般情况下，电力电容器应用的比较多，就是将电容器并联在电感性负载上。通过此方法可以利用电容器的无功功率对感性负载的无功功率进行补偿，在电源和感性负载之间存在一定的能量交换，此方法有利于这种能量交换的减少或消除。在交流电路中，负载中的电压和电流的相位与纯电阻电路相同，在纯电感负载中，电流低于电压，在纯电容中，电流高于电压，两者之间的差值相同，从而电感和电容中的电流可以相互抵消。在供电系统中，多数为感性负载，因此，总电流滞后电压一定角度，是比较常见的，将负载与并联电容器并联在一起，电容器产生的电流将会对电感产生的部分电流抵消，从而降低总电流，有利于功率因数的提高。
使用并联电容器进行补偿的方法分为：
（1）个别补偿：根据电气设备对无功功率的需要量，在电气设备周围安装相应的电容器组，在实际运行过程中，电气设备和电容器组能够同时投入和断开，即，在实际工作中，直接在电气设备附近接上电容器就可以了；
（2）分组补偿法：在变电所和车间配电室的各个分路出线上，对电容器进行分组安装，这样部分电容器可以与电气设备在工作中同时投入或断开，即在各个车间的配电盘母线上分别安装电容器；
（3）集中补偿：变电所在运行过程中，都具有一次侧母线和二次侧母线，将电容器组集中安装在这些母线上，在实际工作中，根据变电所无功功率的需求量，电容器组进行适当的补偿。
在选择无功补偿设备时，必须考虑到适用性及合理性，另外对于设备的性能特点也要多加注意，对于经济条件比较好的供电单位，在选择投切装置时，要以自动化的为主。如果工厂受到经济水平的限制，在对无功补偿设备进行选择时，必须考虑到环境因素，对电压的承受能力要进行提前的勘察，尽量提高设备的耐用性，另一方面，在安装电容器时，也要考虑到环境的温度差距和抵抗电流的能力。
使用电容器对功率因数进行补偿，具有一定的优势，同样也存在一定问题，比如开关电源、变频器及整流器等电力电子设备，发电机、电动机及变压器等可饱和设备，日光灯、电弧炉等光电源设备和电弧设备等，这些电气设备都属于谐波源，在运行过程中，会有大量谐波产生，而谐波的存在将会直接影响电网连接的电气设备，比如电容器、电动机、变压器及发电机等，并产生一定的危害。主要原因为大量谐波的存在将会额外增加负载损耗，使电气设备出现过载过热现象，从而加速了绝缘设备的老化现象，降低电气设备的使用寿命。将电容器并联在线路上，对谐波的产生具有放大作用，使供电系统的电流和电压的畸变现象更加严重。同时，在电容器的基波电流上会出现谐波电流叠加现象，会增加电容器上电流的有效值，造成温度升高现象，电容器长期处于高温环境下作业，将会大大降低使用寿命。谐波电流的存在，会增加电容器的铜损耗现象，增加局部的噪音、振动及过热现象，甚至引起输电线路损耗的增加。随着谐波电流分量的增加，不仅会引起继电保护器的误动作，还会给通信质量造成严重的影响。
结束语
综上所述，通过对功率因数的提高，对工厂供电系统的稳定高效运行具有重要的作用，不仅减少了电气元件的使用，也有利于电压损失减少和负载容量的增加。对于整个供电系统而言，功率因数是非常关键的技术参数，在供电系统的实际运行过程中，功率因数补偿的方法主要有人工补偿法和自然因数的提高，有利于工厂用电质量的改善。
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，2013（2）.
[2]黄捷.工厂供电中无功补偿的应用[J].黑龙江科技信息，2014（7）.
[3]荆有艳.工厂供电系统节能方法研究[J].机电信息，2013（5）.
【关键词】工厂供电；功率因数补偿；功率因数；有功功率；稳压节能
在工厂运行过程中，供电系统的安全、稳定运行具有重要的作用，直接关系到工厂的生产效益。因此，使工厂供电系统的运行效率得到有效的提升，是当前急需解决的问题，最有效的途径就是选择一个合适的功率因数补偿的方法，在供电系统的运行当中，功率因数是一个比较关键的技术参数，在电气设备效率的衡量过程中，功率因数也是一个重要的系数，功率因数越低，说明电气设备输出有功功率的能力越弱，设备的利用率越低，供电线路损失越严重。对于功率因数，供电部门有一定的标准要求，现阶段，在国内规定功率因数的标准范围为0.9-1。
一、工厂供电系统中功率因数的影响作用
在交流电路中，功率因数是指电压与电流之间的相位差的余弦，而功率因数在数值上等于有功功率与视在功率的比值，公式表示为：
其中，P表示有功功率，S表示视在功率，Φ表示电流与电压之间的相位差。在工厂供电系统中，电感性是多数电气设备的特性，比如电焊机、电力变压器、感应电动机，在正常工作中，这些电气设备会产生交变磁场，主要靠吸收有功功率和无功功率来实现。在有功功率输送过程中，一定情况下，无功功率一旦增加，将会使有功功率因数降低，进而严重影响供电系统。工厂供电系统功率因数的提高，不仅有助于供电系统供电质量的改善，还会大大降低无功损耗，促进节能目的的实现。目前，多数工厂为了达到节能的目的，一个有效的方法就是改善功率因数。
二、提升功率因数对供电系统的好处
（1）在工厂供电系统中，功率因数得到有效的改善，不仅大大减少了电气元件的使用，还降低了电力投资费用，使电能本身的损耗得以降低；（2）在电气设备运行过程中，确保良好的功率因数值，可以减少电压损失，使负载电压更加具有稳定性，促进电能质量的改善；（3）在现有设备的运行过程中，如果设备容量不变，在电容器安装之后，可以使功率因数得以提高，增加负载容量，比如一台变压器（800kVA），功率因数从0.8提高为0.98，补偿前的电功率：800×0.8=640kW；补偿后电功率为：800×0.98=784kW。经过计算，可以看出对于同一台变压器，功率因数提高后，可以大大增加电气设备的负载。
三、功率因数补偿的方法
1、自然因数的提高
为了提高自然因数法，常用的方法主要有：（1）在选择电动机时，电动机的容量一定要恰当，进而降低电动机的无功损耗，避免“大马拉小车”现象的发生；（2）对于轻载电动机，平均负荷一般较小，一般低于额定容量的40%，此时可以改变线圈接法，比如三角接法，有利于自动转换；（3）在机组或电气设备运行过程中，要加强巡视工作，避免空载运行现象的出现；（4）对变压器进行合理配置，选择比较恰当的设备容量；（5）对工厂生产班次进行有效的调整，尽量使用电负荷均衡化，使用电负荷率得到有效的提升；（6）对工厂供电系统的配电电路布局进行改善，尽量防止曲折迂回现象的出现。
2、人工补偿法
实际运行中，进行无功补偿的设备主要有電路电容器、调相机。一般情况下，电力电容器应用的比较多，就是将电容器并联在电感性负载上。通过此方法可以利用电容器的无功功率对感性负载的无功功率进行补偿，在电源和感性负载之间存在一定的能量交换，此方法有利于这种能量交换的减少或消除。在交流电路中，负载中的电压和电流的相位与纯电阻电路相同，在纯电感负载中，电流低于电压，在纯电容中，电流高于电压，两者之间的差值相同，从而电感和电容中的电流可以相互抵消。在供电系统中，多数为感性负载，因此，总电流滞后电压一定角度，是比较常见的，将负载与并联电容器并联在一起，电容器产生的电流将会对电感产生的部分电流抵消，从而降低总电流，有利于功率因数的提高。
使用并联电容器进行补偿的方法分为：
（1）个别补偿：根据电气设备对无功功率的需要量，在电气设备周围安装相应的电容器组，在实际运行过程中，电气设备和电容器组能够同时投入和断开，即，在实际工作中，直接在电气设备附近接上电容器就可以了；
（2）分组补偿法：在变电所和车间配电室的各个分路出线上，对电容器进行分组安装，这样部分电容器可以与电气设备在工作中同时投入或断开，即在各个车间的配电盘母线上分别安装电容器；
（3）集中补偿：变电所在运行过程中，都具有一次侧母线和二次侧母线，将电容器组集中安装在这些母线上，在实际工作中，根据变电所无功功率的需求量，电容器组进行适当的补偿。
在选择无功补偿设备时，必须考虑到适用性及合理性，另外对于设备的性能特点也要多加注意，对于经济条件比较好的供电单位，在选择投切装置时，要以自动化的为主。如果工厂受到经济水平的限制，在对无功补偿设备进行选择时，必须考虑到环境因素，对电压的承受能力要进行提前的勘察，尽量提高设备的耐用性，另一方面，在安装电容器时，也要考虑到环境的温度差距和抵抗电流的能力。
使用电容器对功率因数进行补偿，具有一定的优势，同样也存在一定问题，比如开关电源、变频器及整流器等电力电子设备，发电机、电动机及变压器等可饱和设备，日光灯、电弧炉等光电源设备和电弧设备等，这些电气设备都属于谐波源，在运行过程中，会有大量谐波产生，而谐波的存在将会直接影响电网连接的电气设备，比如电容器、电动机、变压器及发电机等，并产生一定的危害。主要原因为大量谐波的存在将会额外增加负载损耗，使电气设备出现过载过热现象，从而加速了绝缘设备的老化现象，降低电气设备的使用寿命。将电容器并联在线路上，对谐波的产生具有放大作用，使供电系统的电流和电压的畸变现象更加严重。同时，在电容器的基波电流上会出现谐波电流叠加现象，会增加电容器上电流的有效值，造成温度升高现象，电容器长期处于高温环境下作业，将会大大降低使用寿命。谐波电流的存在，会增加电容器的铜损耗现象，增加局部的噪音、振动及过热现象，甚至引起输电线路损耗的增加。随着谐波电流分量的增加，不仅会引起继电保护器的误动作，还会给通信质量造成严重的影响。
结束语
综上所述，通过对功率因数的提高，对工厂供电系统的稳定高效运行具有重要的作用，不仅减少了电气元件的使用，也有利于电压损失减少和负载容量的增加。对于整个供电系统而言，功率因数是非常关键的技术参数，在供电系统的实际运行过程中，功率因数补偿的方法主要有人工补偿法和自然因数的提高，有利于工厂用电质量的改善。
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，2013（2）.
[2]黄捷.工厂供电中无功补偿的应用[J].黑龙江科技信息，2014（7）.
[3]荆有艳.工厂供电系统节能方法研究[J].机电信息，2013（5）.