提高發電機功率因素的方法和意義
發布時間：2023-11-13 點擊：673
柴油發電機組的功率因數（cosφ）就是交流電路中的電流與電壓相位之差（通常是電流落后）角度的余弦值。發電機功率因數越高，電能的利用率越高。功率因數最高為1，表示相位差為零，全部電能都被負載所利用；功率因數最低為0，表示相位差為90度，全部電能都浪費在線路上了，一點也沒被負載所利用。
一、多數發電機的功率因數為0.8，個別的功率因數可達0.85或0.9。
一般情況下，功率因數由額定值到1.0的范圍內變化時，發電機的出力可以保持不變，但為保持系統的靜態穩定，要求功率因數不能超過0.95，也就是無功負荷不得小于有功負荷的1/3。當發電機的功率因數低于額定值時，由于轉子電流增大，會使轉子溫度升高，此時，應調整負荷，降低發電機的出力。否則，轉子溫度可能超出極限值。所以，運行時值班人員必須注意調整負荷，使轉于電流不超過在該冷卻空氣進口溫度下的允許值。一般功率因數都是0.8-0.9左右！這個要根據這臺柴油發電機組所規定的功率因數參數和發電機的要求。如果柴油發電機組是調峰柴油發電機組，可能白天和晚夜就不一樣的。
由q=uisinφ和p=uicosφ知，若柴油發電機組發出的無功越多，功率因數就是減小，在發電機輸出功率不變的情況下，機端的電壓會升高。無功越多，勵磁電流就會增大，柴油發電機組的定、轉子溫度會有所升高，過高的話，兩者的絕緣可能也會受到威脅呢.反之，如果功率因數過高，柴油發電機組所發的無功功率就是很少啦！機端電壓也會降低，就會降低運行的穩定性很容易失步或有可能會造成柴油發電機組進相運行。
所以柴油發電機組運行時，注意機端電壓在規定值和保證柴油發電機組不進相運行就可以了。
為了保證柴油發電機組的穩定運行，發電機的功率因數一般不應超過遲相0.95運行，或無功負荷應不小于有功負荷的1/3。在發電機自動調整勵磁裝置投入運行的情況下，必要時發電機可以在功率因數為1.0的情況下短時運行，長時間運行會引起發電機的振蕩和失步。目前大柴油發電機組基本上不允許進相運行，有的大柴油發電機組正在進行進相試驗，運行人員應根據本柴油發電機組的情況及時調整。當功率因數低于額定值時，發電機出力應降低，因為功率因數越低，定子電流中的無功分量越大，轉子電流也必然增大，這會引起轉子電流超過額定值而使其繞組發生過熱現象，試驗證明，當功率因素等于0.7時，發電機的出力將減少8%。因此發電機在運行中，若其功率因數低于額定值時，值班人員必須及時調整，使出力盡量帶到允許值，而轉子電流不得超過額定值。
發電機功率因素示意圖
二、功率因數過高或過低對發電機運行有影響，主要是指在滿負荷的情況下。
功率因數cosφ=有功功率/視在功率
當有功負荷滿載時，cosφ過高即無功過低，減少系統的無功裕量，會影響發電機的穩定性。雖然提高了經濟性，但從長遠來看，這是以增加事故的概率換來的，一旦有突發事故發生，發電機可能經受不起小的擾動或震蕩，有可能失步。
此外，無功過低將引起發電機端電壓下降，使廠用發電機受影響。發電機吸取的電流上升，而使電壓更低，形成惡性循環，可能導致整個系統失去穩定運行而崩潰。
1、cosφ過高還會增加發電機進相運行的機會，使發動機端部容易發熱。
2、 cosφ過低即無功過高，勵磁電流上升，轉子繞組溫度上升，壽命縮短。
3、 cosφ過低使得發電機端電壓上升，鐵芯內磁通密度增加，損耗也增加，鐵芯溫度上升。
當發電機在額定負荷下運行時，cosφ過低，發動機的勵磁電流、定子電流增加，將使設備發熱，增加了設備老化、開關跳閘等機會。
在平時的運行監視中，要根據電壓來調整，電壓偏低要多發無功，電壓偏高要少發無功，通過調整有功和無功的比例，控制電壓和運行電流，確保發電機在安全、經濟的條件下運行。
功率因素與做功的關系
三、提高發電機功率因素的兩種方法
1、提高功率因素的方法：
（1）恰當選擇發電機容量，減少發電機無功消耗，防止“大馬拉小車”。
（2）對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載發電機，可將線圈改為三角形接法(或自動轉換)。
?。?）避免電機或設備空載運行。
?。?） 合理配置變壓器，恰當地選擇其容量。
?。?）均衡用電負荷，提高用電負荷率。
（6）改善配電線路布局，避免曲折迂回等。
2、電容補償柜：
在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因數，用符號cosφ表示，在數值上，功率因數是有功功率和視在功率的比值，即cosφ=p/s。
發電機中的電力負荷如電動機、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負荷，這些電感性的設備在運行過程中不僅需要向電力系統吸收有功功率，還同時吸收無功功率。因此在發電機中安裝并聯電容器無功補償設備后，將可以提供補償感性負荷所消耗的無功功率，減少了發電機電源側向感性負荷提供及由線路輸送的無功功率。減少了無功功率在發電機中的流動，可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無功功率造成的電能損耗，這種措施稱作功率因數補償。
由于功率因數提高的根本原因在于無功功率的減少，因此功率因數補償通常稱之為無功補償。
在大系統中，無功補償還用于調整發電機的電壓，提高發電機的穩定性。
在小系統中，通過恰當的無功補償方法還可以調整三相不平衡電流。按照wangs定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態。
四、提高功率因素的意義：
1、 提高用電質量，改善設備運行條件，可保證設備在正常條件下工作，這就有利于安全生產。
2、可節約電能，降低生產成本，減少企業的電費開支。例如：當cosø=0.5時的損耗是cosø=1時的4倍。
3、 能提高企業用電設備的利用率，充分發揮企業的設備潛力。
4、 可減少線路的功率損失，提高輸電效率。
5、因發電機的發電容量的限定，故提高cosø也就使發電機能多出有功功率。
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由q=uisinφ和p=uicosφ知，若柴油發電機組發出的無功越多，功率因數就是減小，在發電機輸出功率不變的情況下，機端的電壓會升高。無功越多，勵磁電流就會增大，柴油發電機組的定、轉子溫度會有所升高，過高的話，兩者的絕緣可能也會受到威脅呢.反之，如果功率因數過高，柴油發電機組所發的無功功率就是很少啦！機端電壓也會降低，就會降低運行的穩定性很容易失步或有可能會造成柴油發電機組進相運行。
所以柴油發電機組運行時，注意機端電壓在規定值和保證柴油發電機組不進相運行就可以了。
為了保證柴油發電機組的穩定運行，發電機的功率因數一般不應超過遲相0.95運行，或無功負荷應不小于有功負荷的1/3。在發電機自動調整勵磁裝置投入運行的情況下，必要時發電機可以在功率因數為1.0的情況下短時運行，長時間運行會引起發電機的振蕩和失步。目前大柴油發電機組基本上不允許進相運行，有的大柴油發電機組正在進行進相試驗，運行人員應根據本柴油發電機組的情況及時調整。當功率因數低于額定值時，發電機出力應降低，因為功率因數越低，定子電流中的無功分量越大，轉子電流也必然增大，這會引起轉子電流超過額定值而使其繞組發生過熱現象，試驗證明，當功率因素等于0.7時，發電機的出力將減少8%。因此發電機在運行中，若其功率因數低于額定值時，值班人員必須及時調整，使出力盡量帶到允許值，而轉子電流不得超過額定值。
發電機功率因素示意圖
二、功率因數過高或過低對發電機運行有影響，主要是指在滿負荷的情況下。
功率因數cosφ=有功功率/視在功率
當有功負荷滿載時，cosφ過高即無功過低，減少系統的無功裕量，會影響發電機的穩定性。雖然提高了經濟性，但從長遠來看，這是以增加事故的概率換來的，一旦有突發事故發生，發電機可能經受不起小的擾動或震蕩，有可能失步。
此外，無功過低將引起發電機端電壓下降，使廠用發電機受影響。發電機吸取的電流上升，而使電壓更低，形成惡性循環，可能導致整個系統失去穩定運行而崩潰。
1、cosφ過高還會增加發電機進相運行的機會，使發動機端部容易發熱。
2、 cosφ過低即無功過高，勵磁電流上升，轉子繞組溫度上升，壽命縮短。
3、 cosφ過低使得發電機端電壓上升，鐵芯內磁通密度增加，損耗也增加，鐵芯溫度上升。
當發電機在額定負荷下運行時，cosφ過低，發動機的勵磁電流、定子電流增加，將使設備發熱，增加了設備老化、開關跳閘等機會。
在平時的運行監視中，要根據電壓來調整，電壓偏低要多發無功，電壓偏高要少發無功，通過調整有功和無功的比例，控制電壓和運行電流，確保發電機在安全、經濟的條件下運行。
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三、提高發電機功率因素的兩種方法
1、提高功率因素的方法：
（1）恰當選擇發電機容量，減少發電機無功消耗，防止“大馬拉小車”。
（2）對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載發電機，可將線圈改為三角形接法(或自動轉換)。
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由于功率因數提高的根本原因在于無功功率的減少，因此功率因數補償通常稱之為無功補償。
在大系統中，無功補償還用于調整發電機的電壓，提高發電機的穩定性。
在小系統中，通過恰當的無功補償方法還可以調整三相不平衡電流。按照wangs定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態。
四、提高功率因素的意義：
1、 提高用電質量，改善設備運行條件，可保證設備在正常條件下工作，這就有利于安全生產。
2、可節約電能，降低生產成本，減少企業的電費開支。例如：當cosø=0.5時的損耗是cosø=1時的4倍。
3、 能提高企業用電設備的利用率，充分發揮企業的設備潛力。
4、 可減少線路的功率損失，提高輸電效率。
5、因發電機的發電容量的限定，故提高cosø也就使發電機能多出有功功率。
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