提高功率因數的途徑主要在于如何減少電力系統中各個部分所需的無功功率,特別是減少負荷取用的

無功功率,使電力系統在輸送一定的有功功率時,可降低其中通過的無功電流1

提高功率因數的方法很多,但總的來說可以歸結為兩大類:

1.提高自然功率因數的方法

采用降低各用電設備所需的無功功率以改善其功率因數的措施,稱為提高自然功率因數的方法1主要有:

(1)正確選用異步電動機的型號與容量。據有關資料介紹,我國中小型異步電動機的用電負荷約占電網總負荷的80%以上,幾個主要電網中,電動機所耗能占整個工業用電量的60%～68%左右1因此做好電動機的降損節能具有十分重要的經濟意義1正確選用異步電動機,使其額定容量與所帶負載相配合,對于改善功率因數是十分重要的1在選型方面,要注意選用節能型,淘汰高能耗的電動機,并依據電機機械工作對啟動力矩、啟動次數、調速等方面的具體要求,選用不同的型號。電動機的效率η與功率因數cosφ是反映電動機經濟運行水平的主要指標,都與負載率β有密切關系1GB/T12497-90對三相異步電機三個運行區域規定如下:

當負載率β在70%～100%之間時,為經濟運行區;

當40%≤β≤70%時,為一般運行區;

當β<40%時,為非經濟運行區1

(2)根據負荷選用相匹配的變壓器。電力變壓器一次側功率因數不但與負荷的功率因數有關,而且與負荷率有關1若變壓器滿載運行,一次側功率因數僅比二次側降低約3～5%;若變壓器輕載運行,當負荷小于0.6時,一次側功率因數就顯著下降,下降達11～18%,所以電力變壓器的負荷率在0.6以上運行時才較經濟,一般應在60%～70%比較合適1為了充分利用設備和提高功率因數,電力變壓器一般不宜作輕載運行。當電力變壓器負荷率小于30%時,應當更換成容量較小的變壓器。

(3)合理安排和調整工藝流程。合理安排和調整工藝流程,改善電機設備的運行狀態,限制電焊機和機床電動機的空載運行1例如可采用空載自動延時斷電裝置流程等。

(4)異步電動機同步化運行。對于負荷率不大于0.7及最大負荷不大于90%額定功率的繞線式異步電動機,必要時可使其同步化,即當繞線式異步電動機在起動完畢以后,向轉子三相繞組中送入直流勵磁,即產生轉矩把異步電動機牽入同步運行,其運轉狀態與同步電動機相似1在過勵磁的情況下,電動機可向電網送出無功功率,從而達到改善功率因數的目的。

2.提高功率因數的補償方法

采用供應無功功率的設備來補償用電設備所需的無功功率,以提高其功率因數的措施,稱為提高功率因數的補償方法。采用補償法來提高功率因數,必須增加新設備、增加有色與黑色金屬的需用量。此外,補償設備本身也有功率損失,所以從整體來看,應首先采用提高用電設備自然功率因數的方法。但當功率因數還達不到《電力設計技術規范》所要求的數值時,則需采用專門的補償設備來提高功率因數。應用人工補償無功功率的方法通常有應用移相電容器(即靜電電容器)、采用同步電動機和采用同步調相機三種方法。

同步電動機在過勵磁方式運行(0.8～0.9超前)時,就向電力系統輸送無功功率,提高了工業企業的功率因數1一般在滿足工藝條件下,采用或不采用同步電動機來提高企業的功率因數,應進行技術經濟比較。通常對低速、恒速且長期連續工作的容量較大的電動機,宜采用同步電動機組,如軋鋼的電動機組、球磨機、空壓機、鼓風機、水泵等設備1這些設備采用同步電動機為原動機時,其容量一般在250KW以上,環境與啟動條件均能滿足同步電動機的要求,而且停歇時間較少,因此對改善功率因數能起很大作用1但是同步電動機結構復雜,并且附有一套啟動控制設備,維護工作量大,價格較異步電動機貴,而且目前高壓移相電容器價格普遍降低,這就相應地提高了“異步電動機加移相電容器的補償方案”的優越性1移相電容器由于具有功率損耗小、運行維修很方便、短路電流小等優點而在工業企業中被廣泛用作人工補償裝置。

綜上所述,提高功率因數必然對國家的能源利用、企業的經濟效益起到促進作用,是保證電力系統電能質量、電壓質量、降低網絡損耗以及安全運行所不可缺少的條件1應根據不同情況采取相應措施來提高功率因數,降低無功損耗,從而提高經濟效益。