功率因数对供配电系统电能质量影响论文

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影响功率因数的要因分析与研究

影响功率因数的要因分析与研究

影响功率因数的要因分析与研究摘要:功率因素是衡量电能质量的重要指标之一,其值过低会影响工厂设备的正常运行,本文通过分析案例A工厂的焊装车间功率因素过低问题,研究影响功率因素的要因,并拟定了对应的功率因素补偿方案,通过实施改造后,原功率因素从0.55提升至0.95,治理了焊装车间电力系统谐波,提高了电力系统的安全系数,延长了设备寿命,并达到高效节能的效果,表明影响功率因素的要因具有普遍性,在分析功率因素上有一定参考意义。

关键词:功率因素;要因分析;焊装车间引言交流电路中电压与电流之间的相位差的余弦叫做功率因数,用cosφ表示,功率因数等于有功功率与视在功率的比值,变压器产生的全部功率叫视在功率,变压器输出的叫有功功率,变压器内部磁场消耗掉的叫无功功率。

功率因素低会让生产企业的电力系统损耗加大,并增加变压器和相关电气设备网络的内部电能损耗,导致企业的用电量增加。

而且低的功率因素还会让电力系统的输送容量降低,系统传送的有功功率低,会令生产设备无法达到标准的运行效率。

而功率因素低造成的电压偏移,会使无功损耗加大,导致生产设备的老化加速,缩短了其使用寿命[1]。

一、案例背景与分析案例A工厂的焊装车间主要耗能设备为焊机,占比85%;焊机属于电感性负载,非线性负载,工作时的瞬时电流冲击大,瞬时无功功率变化快。

大量非线性负载的使用,导致整个低压配电系统中谐波含量较高。

较高的谐波含量不仅会影响设备的安全运行,增加变压器容量,导致功率因数明显降低,还会对上级电网造成影响,如使电动机产生附加转矩、影响传感器精度、使控制系统失灵、导致继电保护装置误动作等。

表1 变电间历年功率因素通过表格1统计分析可以看出,A工厂的焊装车间的变电间功率因数逐年下降,2020年已降低到0.55,低于基准值0.9;劣化趋势明显,变损,线损严重,急需改善。

A工厂分三级供电,分别为110KV、10KV和400V,根据A工厂的数据,400V的变电间功率因数低于0.9的基准值,依据国家电能质量标准,对A工厂变电间的变压器进行综合检测,变压器柜侧谐波电流达到500A,严重超标;3、5次谐波尤其严重,3次360A,5次180A。

钢铁企业供配电系统电能质量控制解析

钢铁企业供配电系统电能质量控制解析

钢铁企业供配电系统电能质量控制解析姚莲莲①(北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京100029)摘 要 电压、波形、频率是钢铁企业供配电系统电能质量三要素,对安全运行,降低损耗和提高用电效率至关重要。

从钢铁企业电能质量的现状入手,总结了特点并提出了改善措施。

结果表明,钢铁企业电能质量目前是用电设备均有容量大、负荷冲击大,启动快速和工作连续等现状;采取的主要是改善电压差、治理电压波动、减少谐波影响等措施。

实践证明,电能质量控制方案应该充分利用现有条件,因地制宜,因时制宜,制定最为符合实际的电能质量控制方案。

关键词 钢铁企业 供配电系统 电能质量中图法分类号 TF083 文献标识码 BDoi:10 3969/j issn 1001-1269 2023 06 022AnalysisonPowerQualityControlofPowerSupplyandDistributionSysteminIron&SteelEnterprisesYaoLianlian(BeijingMetallurgicalEquipmentResearchDesignInstituteCo.,Ltd.,Beijing100029)ABSTRACT Thevoltage,waveform,andfrequencyarethethreeelementsofpowerqualityinthepowersupplyanddistributionsystemofsteelenterprises,whicharecrucialforsafeoperation,reducinglosses,andimprovingelectricityefficiency.Thisarticlestartswiththecurrentsituationofpowerqualityinsteelenterprises,summarizesthecharacteristics,andproposesimprovementmeasures.Theresultsindicatethatthecurrentstatusofpowerqualityinsteelenterprisesischaracterizedbyhighcapacity,highloadimpact,faststart-up,andcontinuousoperationofelectricalequipment;Themainmeasurestakenaretoimprovevoltagedifference,controlvoltagefluctuations,andreducetheimpactofharmonics.Conclusion:Practicehasproventhatthepowerqualitycontrolplanshouldfullyutilizeexistingconditions,adapttolocalconditions,anddevelopthemostpracticalpowerqualitycontrolplan.KEYWORDS Steelenterprises Powersupplyanddistributionsystem Electricenergyquality1 前言电能质量主要是指电压质量,即电压幅值、频率和波形的质量。

论文Boost型功率因数校正电路及其控制系统设计

论文Boost型功率因数校正电路及其控制系统设计
可见谐波的存在极大地污染了公共电网的用电环境,必须加以抑制和消除。谐波抑制的途径:一是使用谐涉及无功补偿装置,用其产生与电网谐波频率一样但相位相反的谐波,抵消其影响。二是制造不产生谐波的装置。
1.3 研究的主要内容
1、了解功率因数校正的根本原理型PFC电路的控制策略。2、掌握Boost型功率因数校正电路的工作原理及其典型控制策略。3、仿真分析平均电流型Boost功率因数校正电路。
本文功率因数校正电路的设计,使电路的功率因数得到了明显改善,到达了设计要求,同时电路的总谐波畸变因数控制在了一定的X围,减少了对电网的污染。根据参数,基于PAPICE环境下对功率因数前后的电路进展了仿真。
关键词功率因数校正 BOOST变换器 平均电流控制 仿真
Abstract
The harmonic for voltage and current,lower power factor and lower power efficiency of public power system is serious increasingly because of much big power electronic equipment in resent ually,reactive pensation,filters for active of power system.But the power factor correction technique is research because it is an effective method to control harmonic and improve power factor by recent years.
电力电子装置的大量使用给电网带来谐波和无功,造成电网的“污染〞,解决这种污染的主要途径之一是使用有源功率因数校正技术。它在传统的整流电路中参加有源开关,通过控制有源开关的通、断来强迫输入电流跟随输入电压变化,从而获得接近正弦波的输入电流和接近1的功率因数本文研究的主要内容是BOOST型功率因数校正电路及其控制系统设计,用以改善系统的功率因数,核心还是在如何提高系统功率因数。

浅谈供配电设计中的节能方法和措施

浅谈供配电设计中的节能方法和措施

s vng de in,whch c u d pr vd o a u b e r fr n e o h neg —s vn e i fp we up y a d d srb to a i sg i o l o ie s me v l a l ee e c s frt e e r y a ig d sgn o o rs pl n it u in. i Ke r y wo ds: sg o h we up l nd dit bu in;e e g de in ft e po rs p y a sr to i n r y— s vn a i g;v la e lv l o rl s otg e e ;p we o s;p we a tr e cie po r o rf co ;r a tv we
才 能进 行 。

2 供 配 电 系统 总体 规 划
供 配 电 系统 总体 方案 设计 中 , 应根 据 负=J 、 iI 奇生质 用 电容 量 、 荷分 布 、 电设 备 特 性 、 电距 离 等 因 负 用 供
收 稿 日期 :0 2—0 21 7—0 4
般来 说 , 电 网 的主 干线 和 相 邻 电 网间 的联 输
约 占7% , 0 变压 器 占 2
可 以通过 正确 选择 电动 机 和 变 压器 的容 量 , 少 线 减
3 供 配 电线 路 的 设 计
电力 线路 按结 构可分 为架 空线 路 和 电缆 线路 两
大 类别 。无 论 哪种 类 型 的 输 电线 路 均 采 用 金 属
方案( 高压 电 动 机 的 额 定 电压 一 般 为 6 V) 。 以 k J 江 铜集 团贵 溪冶炼 厂为 例 , 类风 机 、 各 水泵 、 氧机 、 制

浅谈功率因数的意义及提高功率因数的方法

浅谈功率因数的意义及提高功率因数的方法

浅谈功率因数的意义及提高功率因数的方法【摘要】功率因数是电力系统中重要的参数,它可以反映电路中有用功率与全部视在功率之间的比率。

在电能质量和能源利用效率方面具有重要意义。

本文首先介绍了功率因数的定义和重要性,然后详细解释了功率因数的计算方法和意义。

接着,提出了一些提高功率因数的方法,如增加电动机负载、优化电路设计等。

介绍了使用功率因数校正装置对功率因数进行调整的方法。

结论部分强调了功率因数在电力系统中的重要性,指出提高功率因数的必要性,并展望了未来发展趋势。

通过本文的阐述,读者可以更好地了解功率因数的意义及提高功率因数的方法,进一步提高电能利用效率和节能减排水平。

【关键词】功率因数、定义、重要性、计算方法、意义、提高、方法、校正装置、必要性、发展趋势1. 引言1.1 功率因数的定义功率因数是指交流电路中,电流和电压之间的相位差,是电力系统中一个重要的参数。

在交流电路中,电流和电压是不同时间变化的,它们之间存在一定的相位差,而功率因数就是描述电流和电压之间相位差的一个物理量。

具体来说,功率因数是指电路中有功功率与视在功率之间的比值。

有功功率是电流把电能从电源输送到负载的能力,视在功率是指在电路中流动电流的总能量。

功率因数的数值茹卧在0到1之间,当功率因数为1时,电路中的有功功率等于视在功率,表示电路能有效利用电能;当功率因数小于1时,表示电路中有一部分能量没有被有效利用,存在能量浪费的问题。

功率因数的大小直接影响着电路的能效和稳定性。

1.2 功率因数的重要性功率因数是电力系统中一个非常重要的参数,它反映了电路中有用功率和视在功率之间的关系。

功率因数的重要性主要体现在以下几个方面:1. 节约能源:功率因数低意味着在给定有用功率的情况下,需要更大的视在功率才能满足需求。

这会导致电网的损耗增加,并浪费更多的能源。

提高功率因数可以降低系统的损耗,节约能源。

2. 提高设备效率:在功率因数较低的情况下,设备的运行效率会下降,导致设备发热增加、寿命缩短等问题。

谈功率因数大小对电网的影响及补偿措施

谈功率因数大小对电网的影响及补偿措施

8 6
郁少云 : 谈功率因数大小对电网的影响及补偿措施
第6 期
() 1尽量 减 小变 压器 和 电动机 的浮装容 量 ,减 少 变动同时投入或切除 ,也就是在实际中将电容器分
大马拉小 车现象 ,使 变压器 电动 机 的实 际负荷 在 别安装在各车间配电盘 的母线上。优点 :电容器利
7% 以 上 。 5
消耗所 占百分数。在 电力 网的运行 中 ,我们所希望 并尽可能提高负载率 。变压器消耗无功的主要成分 的是功率因数越大越好 ,如能做到这一点 ,则 电路 是它的空载无功功率 ,它和负载率 的大小无关。因
中的视在功率将大部分用来供给有功功率 ,以减少 而 ,为 了改善 电力 系统和企业的功率因数 ,变压器
1影响功率因数的主要因素
施使 电力 系统 的供 电电压尽可能保持稳定。
首先我们来 了解功率 因数产生的主要原 因。功 ( 电网频率 的波动也会对异步电机和变压器的 3 ) 率因数的产生主要是 因为交流用电设备在其工作过 磁化无功功率造成一定的影响。 程中 ,除消耗有功功率外 ,还需要无功功率 。是 由 12 提 高 功率 因数 的好处 . 负载中的 电阻、电感 和电容相对大小来决定 的,也 决定 。如果 电路 的负载为纯电阻 ,则功率 因数为 1 ,
所以提高功率 因数实际就是减少用 电设备无功功率 力 。
需要 量 。 11 压损失 ,减少 电压波 3 )
动,改善电能质量。
() 1异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的
主要设备 。
( 可减少输 、变 、配 电设备 中的电流, 4 ) 因而降
无功功率的消耗。用户功率 因数的高低 ,对于电力 不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

电力系统功率因数的提高

电力系统功率因数的提高

电力系统功率因数的提高集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-电力系统功率因数的提高方式———贵州航天精工股份有限公司吴敏强摘要:在供配电系统中,绝大多数负荷都是感性负荷。

从电网中吸收无功功率,降低功率因数。

功率因数低使供配电系统电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低。

因此,必须提高功率因数,功率因数提高方式分为自然提高方式和人工补偿方式,自然提高功率因数有:合理选择电动机规格和型号、避免电机空载运行、合理选择变压器型号及容量、大功率晶闸管取代交流接触器;人工补偿方式有:同步电动机补偿、动态无功功率补偿、并联电容器补偿。

关键词:功率因数动态无功功率补偿并联电容器补偿电力系统中大多数用户都是从电网吸收无功功率,因负荷呈感性:如感应电动机、电力变压器、电焊机及变流接触器等,从而降低了系统中的功率因数。

而功率因数是供配电系统经济运行的一个衡量标准。

因此,功率因数的提高关系到供配电系统运行的经济性。

众所周知,功率因数cosφ=P/(P2+Q2)1/2=P/S式中P为有功功率,Q为无功功率,S为视在功率。

当S一定时,cosφ越小,P就越小。

所以,当变压器容量一定时,功率因数越低,输出的有功功率就越小。

功率因数低影响会变压器的出力,还有感应电动机,输出功率都会因功率因数低而受很大的影响。

电网中功率因数低还会降低系统电压,线路的电压损失可表示为:ΔU= (PR+QX)/UN式中P、Q为线路末端负荷的有功功率和无功功率,R、X为线路的电阻和电抗,UN 为线路上的额定电压。

当线路上的额定电压UN一定时,线路的电流R+JX一定,负荷的有功功率为定值时,cosφ越小,Q值越大,线损ΔU 就越大。

所以,负荷处的线路电压降低,线路损失增大。

因此,功率因数的提高具有很大的必要性。

提高功率因数的方法分为自然提高法和人工补偿法。

自然提高功率因数是指在不增加任何装置设备的情况下,采用科学的措施减少用电设备的无功损耗,使供配电系统的总功率因数提高:(1)合理选择变压器的容量和型号变压器在选择时,要注意当前主流是节能型变压器,也就是低损耗型变压器,如S9系列或S10系列。

提高功率因数的意义与无功补偿的实效

提高功率因数的意义与无功补偿的实效

提高功率因数的意义与无功补偿的实效作者:代利勇来源:《中国化工贸易·下旬刊》2019年第09期摘要:功率因数是反映电力系统负荷特性的一个特征量。

功率因数是关系到电能质量、电网安全以及经济运行的一个重要指标,对于电力系统发、供、用电设备的充分利用,有着显著的影响。

本文将结合我厂实际情况来说明提高功率因数的意义所在,讨论影响电力系统功率因数的重要因素,并提出通过无功补偿的解决措施,从理论上分析提高功率因数对于节约电能所起到的重要作用。

关键词:功率因数;提高;无功补偿;节能功率因数的产生,主要体现在有功功率P、无功功率Q和视在功率S,这几个功率的关系:(1)而P与S之比即:λ=cosφ=P/S (2)λ被定义为电力网络的功率因数,其意义是线路的视在功率S供给有功功率的消耗所占百分数。

在有功功率一定的情况下,无功功率越小、功率因数越大。

无功功率是由电源通过电力网络送往负载,无功功率大量使用不但会引起电力系统电压波动,还会造成输电线路中功率损耗增大。

通过合理配置无功功率补偿设备,提高系统的功率因数,可充分发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量,提高用户用电设备的工作效率,达到降低损耗、节约电能目的。

1 影响功率因数的主要因素耗用无功功率的设备大量使用,变压器无功功率消耗,变压器变压过程是由电磁感应来完成,由无功功率建立和维持磁场进行能量转换。

没有无功功率,变压器无法变压和输送电能。

变压器消耗无功功率主要部分是它的空载无功功率,为改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应长期空载运行。

供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响,当供电电压高于额定值10%,受磁路饱和影响,无功功率增长很快,据资料统计,当供电电压为额定值110%时,一般工厂无功功率将增加35%左右。

当供电电压低于额定值,无功功率也相应减少而使它们功率因数有所提高。

但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。

所以,应采取措施使电力系统供电电压尽可能保持稳定。

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功率因数对供配电系统电能质量的影响
摘要:详细介绍了功率因数对供配电系统电能质量的影响以及两种提高功率因数的方法:传统法和补偿法。

关键词:功率因数无功补偿感性负荷电能质量
中图分类号: u223.6 文献标识码: a 文章编号:
众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力,现代社会信息技术和其他高新技术都是建立在电能应用基础之上的。

但是,电能的生产、供应和使用过程是同时进行的,只能用多少发多少,不像其他商品那样可以大量储存。

因此,发电、供电和用电每时每刻都必须保持平衡。

否则,用电负荷增加,电力系统的频率和电压就要下降,可能造成严重的后果。

在负荷正常的情况下,如果功率因数达不到规定的要求,则会造成电能的极度浪费和有色金属的过度损耗,这些在合理的运用电能方面都是不允许的。

如何提高电能的利用率,提高人均用电量。

解决此问题的最好办法就是提高电力系统及用电设备的功率因数,有效的利用电能。

1 功率因数
功率因数是交流电路的重要技术数据之一。

功率因数的高低,对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。

在交流电路中,电压与电流之间的相位差(φ)的余弦叫作功率因数,用符号cosφ表示,在数值上。

功率因数是有功功率和视在功
率的比值,即cosφ=p/s。

功率因数的大小与电路的负荷性质有
关,一般白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。

感性负载除了从电网吸收部分有功功率外,还和电源之间进行能量的交换。

这部分交换的能量并不做功,称它为无功功率。

如果负载的功率因数愈低,那么负载所吸收的无功功率就愈大。

这说明发电设备的容量仅有一小部分被有效利用,其余部分只是在电源与负载之间进行无用的功率交换。

这样必须提高负载的功率因数。

所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准
2 提高功率因数的方法
提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各部分所需
的无功功率,特别是减少负载取用的无功功率。

由此,提高功率因数的方法很多,大致可分为两大类。

2.1 提高自然功率因数
自然功率因数的高低,取决于所用电气设备的负荷性质,阻性负荷的功率因数高,而感性负荷的功率因数低。

提高功率因数,就要减少系统供给的无功功率,采用下列措施降低用电设备所需的无功功率,则可使设备的自然功率有所提高。

(1)负载设备进行改造,例如:对于电焊机之类的感性负载设备,在其变压器的铁芯柱上增加两个电抗绕组,通过有效匝数的匹配,使其产生的磁通大小相等、方向相反,用电抗绕组的电抗来克服电焊机本身绕组的电抗,进行无功补偿,提高其功率因数。

(2)对于电动机之类的感性负载,在额定负荷时功率因数在0.8
以上,而空载时在0.2,0.3左右,其功率因数与负载关系密不可分。

提高其自然功率因数可从以下几方面着手:电动机负载应与容量相匹配,防止“大马拉小车”现象;如实际负载只是电动机负载的30%左右时,启动、运行时应采用减压启动、运行,如三角形与星形切换等。

2.2 采用无功补偿装置
采用供应无功功率的装置补偿用电设备所需的无功功率,以提高其功率因数。

由于并联电容器的有功功率损耗小(约为0.25%~o.5 ),运行与维护方便,而且能够很方便地进行增加或减少容量的工作,安装也简单,因此,在工厂企业中并联电容器被广泛地用作人工补偿装置。

并联电容器补偿方式可分为以下3种:
(1)个别补偿:电容器直接安装在用电设备附近。

(2)分散补偿:电容器组分散安装在各车间配电母线上。

(3)集中补偿:电容器组集中安装在变、配电所二次侧。

3 提高功率因数的好处
“全国供用电规则”规定了在电网高峰负荷时,用户的功率因数应达到的标准:高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户,功率因数应为0.90以上;其他容量在100 kva 及以上的电力用户和大、中型电力排灌站,功率因数应为0.85以上。

如果
实际用电时的功率因数低于规定值,造成实际发生的电费还没有功率因数罚款多。

因此。

提高功率因数的好处主要表现在:
(1)通过改善功率因数,减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件,如变压器、电器设备、导线等的容量,不但能减少投资费用,而且降低了本身电能的损耗。

(2)提高功率因数能改善供电质量。

如果系统的功率因数低,那么在既有设备容量不变的情况下,装设电容器后可以提高功率因数,增加负载的容量。

(3)提高功率因数可以提高设备的利用率。

电源设备的容量是根据额定电压和额定电流确定的,因此其额定视在功率也是确定的,它表示该设备允许输出的最大有功功率,如果负载的功率因数为1,则电源设备得到充分利用。

如果功率因数小于1,则有一部分视在功率将转换成无功功率,功率因数越小,电源提供的有功功率就越少,电源设备就越不能充分利用。

(4)提高功率因数可以减少企业电费开支。

提高功率因数对企业的直接经济效益是非常明显的。

同时,因为在国家电价制度中,从合理利用有限电能出发,对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值,低于规定的数值,需要多收电费,高于规定的数值,可相应地
减少电费。

4 结语
综上所述,功率因数对工厂、输电线路、用电设备的影响是巨大的,功率因数的提高,不但给用电方如工厂企业带来明显的经济效益,同时,对提高整个电网的利用率具有重要的意义。

但是,由于
增加了并联电容器,同时也增加了设备的投资和自身体积,这些不利因素将
在以后的研究中逐一解决。

参考文献
[1]刘介才.工厂供电[m].北京:机械工业出版社,1996.
[2]王艾萌.电机与电机拖动[m].北京:兵器工业出版社,1999.
[3]陆安定.功率因数与无功补偿[m].上海:上海科学出版社,2004.
[4]王兆安.谐波抑制和无功功率补偿[m].2版.北京:机械工业出版社,2010.
[5]邱关源.电路[m].4版.北京:高等教育出版社,1999.。

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