（1.海宁市欣河水泥有限公司 海宁 314406；2.海宁开关厂有限公司 海宁 314406）
摘要：电力系统的电能利用率衡量的关键指标就是功率因数，本文就水泥企业电力系统如何提高功率因数做了一个简要的说明和分析。
关键词：电力系统；功率因数；无功补偿
1.前言
功率因数是有功功率与视在功率的比值，体现的是电力系统电能的利用效率。水泥企业对电力的需求越来越高，过低的功率因数不仅造成能源的浪费，也给企业带来了巨大的经济损失，所以如何提高功率因数是水泥企业需要研究探讨的重要课题。
2.功率因数的影响要素
水泥企业电力系统中的设备消耗了很大的无功功率，对这部分无功损耗进行分析后，得到了影响功率因数的几个原因，罗列如下：
（1）电力系统的负载存在很多的电感性设备，这些电感性设备会消耗大量的无功功率。在水泥企业的日常生产作业中，电动机是一个比较主要的电力负载设备，而其中的异步电动机就是无功功率的主要来源。异步电动机在空载的时候所消耗的无功功率占到了电动机总功率的七成左右，对电力系统的供电效率有着很大的影响。所以提高异步电动机的负载效率、降低空载运行的频率，可以有效提高异步电动机的功率因数。
（2）变压器也是消耗无功功率的源头之一，变压器的无功功率占比额定容量15%以下。与异步电动机相似的是，它的空载无功功率也非常的高，而且变压器的功率因数和负载在一定范围内是成正相关的关系的，即负载越小无功功率越高。所以避免变压器长时间运行在空载或低负载状态也是提高功率因数的方法。
（3）供电电压产生异常波动并超过规定的范围，会急剧增大无功功率。供电电压超过额定电压的10%以上的时候，磁路饱和对电力系统影响很大，无功功率快速增长。所以为了得到较高的功率因数，需要保持电力系统供电电压的稳定。
3.功率因数降低对水泥企业电力系统的影响
3.1电源设备的容量利用率降低
在水泥企业的电力系统中，提供电能的源头都是发电机，发电机的设计都有严格的额定电压和额定电流的标准。一般来说，供电装置的电量输出与负载相差不大时，可以得到最高的容量利用率。当负载较小时，电源输出的有功功率也会变小，电源的部分电量会变成无功功率会在负载和电源之间来回转换，使得电源设备对供电设备的容量利用率大打折扣。
3.2电气设备和供电线路损耗增大
通过理论公式可以知道，若电源的输出电压和功率不变，那么越低的功率因数将会导致越高的损耗，损耗主要体现在供电线路和设备本身上。所以提高负载的功率因数，是节约能源的体现，而且也可以提升企业的经济效益，降低浪费。通过减小系统的无功功率，来降低线路上的损失，可以改善输出电压质量，还可以提升水泥企业电力设备的生产力和效率，也为企业降低了电能的使用。上述也提到过，不能让设备长期处于低负载或空载，这样也会在线路上浪费很大的无功功率，加大电力系统的能源损耗。
4.提高水泥企业电力系统功率因数的方法
4.1补偿无功功率
补偿无功功率是提高电力系统功率因数的有效途径，它的重点是要确定补偿的方式和补偿的容量。
4.1.1无功功率补偿方式
在水泥企业的电力系统中，无功功率补偿主要有三种方式：高压集中补偿、高压就地补偿以及低压成组补偿。高压集中补偿是在变电所的6~10KV高压母线上直接安装并联电容器来实现补偿的一种方法。用户端产生了高压负荷的时候，电力系统的无功功率损耗也会减小，母线上的补偿装置会根据负荷的大小自动切换，提高了用户端的功率因数，也降低了用电量。高压集中补偿的优点是成本低、利用率高、易维护，现已在水泥企业电力系统中得到了广泛的应用。高压就地补偿是通过采用静止式进相器来为大中型的绕线式异步电动机进行无功功率就地补偿的方法。这种方法通过改变电动机中转子电压和电流的相位关系和定子电压和电流的相位关系，来提升异步电动机的功率因数，达到降低转子和定子损耗的目的。低压成组补偿是在车间变电所的低压母线上安装移相电容的方法，它的优势是有很大的补偿范围，可以对车间变电所的主变压器和高压配电线进行无功功率补偿，运行和维护起来都十分的方便，实际操作意义也很大。
4.1.2无功功率补偿容量
无功功率的容量补偿选择要根据实际的电路使用情况来分开计算，通常根据单负荷就地补偿容量的计算方法来确定补偿容量，对于多负荷的补偿容量，则需要根据其补偿前后的功率因数来共同确定补偿容量。补偿电容器作为最常用的补偿方法，优势非常明显，主要包含成本低、安装方便、工作性能稳定、补偿效果好。需要特别说明的一点是，在电气设备低负载运行或是不连续运行的情况下，需要避免过分补偿以免影响供电电压的质量。对于低压的使用场景，优选电容器组自动控制补偿的方案，可以根据负载的变化动态调整补偿的容量。
4.2提高自然功率因数
除了设置补偿设备以外，还可以通过减少供电系统中的无功功率的方式来提高功率因数，常用的措施有以下几种：
（1）优化工艺，改善设备的运行状态，让电能得到充分的利用。
（2）根据实际需求合理选用异步电动机的规格，确保异步电动机不会高频率的使用在空载或者轻载的状态，提高异步电动机的检修质量，异步电动机的合理使用可以减少线路上的无功功率，达到提升功率因数的目的。
（3）根据电能的使用量来对变压器进行合理的调整，出现负载偏小的情况可以适当移除部分变压器来减小无功功率，这样也可以提高自然功率因数。举例来说，如果两台变压器并行时，遇到负载远小于临界功率的时候，切换为单台变压器运行，负载大于临界功率则切换为两台并行。
（4）使用同步电动机来替换异步电动机，也可以提高自然功率因数。
5.结语
提高电力系统功率因数是水泥企业的一项重要技术工作，它带来的经济效益是可见的，这个技术措施的实行可以有效降低企业的电费开支，还可以提升电力设备的利用率，确保电力设备在正常状态持续运行，发挥设备原有的潜力，可以为企业的可持续发展添砖加瓦。
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