任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：結(jié)合制藥企業(yè)用電負荷現(xiàn)狀以及功率因數(shù)的基本概念，探討了提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)對制藥企業(yè)的實際意義，重點介紹了制藥企業(yè)提高功率因數(shù)的常用方法及管理辦法。

關(guān)鍵詞：制藥企業(yè)；電力系統(tǒng)；功率因數(shù)；意義；方法

1 制藥企業(yè)用電負荷現(xiàn)狀

生產(chǎn)型制藥企業(yè)的常見用電負荷包括生產(chǎn)與非生產(chǎn)兩大類。其中，非生產(chǎn)類用電負荷主要是指辦公區(qū)、生活區(qū)的用電負荷，此類用電負荷的功率因數(shù)相對穩(wěn)定；而生產(chǎn)類用電負荷情況復(fù)雜，包括水制備類設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、發(fā)酵類設(shè)備、灌裝類設(shè)備等的用電負荷以及照明類用電負荷。由于上述生產(chǎn)類設(shè)備的額定功率差別很大，使用頻率、使用周期也千差萬別，加上企業(yè)淡旺季用電量差距巨大等情況，導(dǎo)致很多時候企業(yè)用電系統(tǒng)總的功率因數(shù)很低，電能利用程度低，嚴重影響用電質(zhì)量，電力部門往往每月會對功率因數(shù)不達標(biāo)的企業(yè)進行經(jīng)濟處罰。

2 功率因數(shù)的基本概念

功率因數(shù)分為視在功率、有功功率和無功功率，企業(yè)功率因數(shù)通常也被稱為力率，用符號cosφ表示。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(shù)，功率因數(shù)是有功功率P和視在功率S的比值，即cosφ=P/S，公式中的角度φ稱為功率因數(shù)角。提高功率因數(shù)其實就是減少線路中的無用功，提高有用功的占比，使電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量更高，企業(yè)用電更經(jīng)濟、更節(jié)約。

3 提高功率因數(shù)對制藥企業(yè)的實際意義

在制藥企業(yè)的車間、庫房、辦公區(qū)乃至生活區(qū)中，大部分的負載都是感性負載，例如分裝機、灌裝機、軋蓋機、全自動包裝一體機、凍干機、空調(diào)系統(tǒng)、水制備系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)、水泵等負載，可以說為滿足現(xiàn)代化制藥企業(yè)的生產(chǎn)、檢驗、研發(fā)、輔助設(shè)施設(shè)備等的正常運轉(zhuǎn)，無處不用電機，無處沒有感性負載。圖1是感性負載并聯(lián)電容器的等效電路圖。為了提高設(shè)備的功率因數(shù)，通常*經(jīng)濟實用的無功補償措施就是在原有的電路中并聯(lián)電容器。

圖1感性負載并聯(lián)電容器的等效電路圖

一般制藥企業(yè)都建有變電所，獨立生產(chǎn)廠房都配有配電室，整個工廠雖然由電力系統(tǒng)提供相對穩(wěn)定的電壓高壓，然而低壓是隨著工廠的負荷變化以及不同線路用電負荷的實時變化而變化的。當(dāng)一個回路中的用電負荷需要一定數(shù)量的有功功率滿足生產(chǎn)時，線路也會同時輸送一定數(shù)量的無功功率，而無功功率占比越多，線路的電壓損失就越大，即輸送至負荷端的電壓就越低，反之，提高功率因數(shù)對制藥企業(yè)來說具有重要的意義，體現(xiàn)在以下方面：

3.1改善電能質(zhì)量

提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)，可以減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，使設(shè)備電壓更穩(wěn)定。否則，電壓不穩(wěn)或過低，會影響部分設(shè)備所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的精度，嚴重時還會造成設(shè)備不能正常啟動或是設(shè)備電動機持續(xù)過熱，縮短設(shè)備的使用壽命，乃至燒毀設(shè)備。

3.2減少企業(yè)電力設(shè)備投資

通過改善企業(yè)用電系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以減少整個企業(yè)變電設(shè)計的總?cè)萘?，選擇更低容量的變壓器，直接節(jié)省變壓器投資，相應(yīng)地也會降低配套電器設(shè)備、輸送導(dǎo)線等的容量。因此，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，不但直接減少了設(shè)備投資費用，而且降低了設(shè)備本身的電能損耗、維修保養(yǎng)等費用。

3.3節(jié)約企業(yè)電費

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定，為了提高供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，鼓勵企業(yè)用戶投資相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施，提高功率因數(shù)，以功率因數(shù)0.9為標(biāo)準(zhǔn)基數(shù)，企業(yè)用電的功率因數(shù)在0.9～0.95，不獎不罰。當(dāng)用戶的功率因數(shù)高于0.95時，可以按比例降低電費；當(dāng)用戶的功率因數(shù)低于0.9時，則要按不同檔次、不同比例增收當(dāng)月電費。在實際使用中，制藥企業(yè)停產(chǎn)維修的淡季月份往往罰款電費達數(shù)萬元。因此，對于用戶來說，提高功率因數(shù)是一次投資、長期受益的事情，不但可以減少每月數(shù)萬的罰款，當(dāng)功率因數(shù)提高到0.95以上時，還會減少電費開支，節(jié)約生產(chǎn)成本。

3.4提高設(shè)備、電能利用率

通過改善企業(yè)功率因數(shù)，可以有效地降低制藥企業(yè)的電能損失，提高制藥企業(yè)設(shè)備的利用率，節(jié)約用于配套設(shè)備、電力線路方面的投資，增加經(jīng)濟效益。同時，也可以提高電能利用率，節(jié)能環(huán)保。

4 提高功率因數(shù)的常用方法

首先，制藥企業(yè)的管理層要充分認識到，提高功率因數(shù)有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益；再次，要普及專業(yè)知識，讓更多人員在選擇設(shè)備、運行設(shè)備、維護設(shè)備時，更清楚如何提高功率因數(shù)。下面介紹兩大類常見的提高功率因數(shù)的方法。

4.1提高設(shè)備的自然功率因數(shù)

提高設(shè)備的自然功率因數(shù)是通過采用各種技術(shù)和措施，改進用電設(shè)備本身的運行情況，以此提高負荷功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的方法有：

4.1.1提高變壓器的負載率

在變電所變壓器的選型上，要依據(jù)企業(yè)總的計算負荷，合理選擇變壓器的容量。一般企業(yè)都會選擇兩臺變壓器，一臺主變，一臺輔變，實際運行中變壓器的負載率在80%較為合適。當(dāng)企業(yè)供電需求量不變時，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以減少變壓器的設(shè)計總?cè)萘?，這是因為在變壓器輸出一定量的有功功率時，它的有功功率與變壓器的功率因數(shù)成正比，所以提高功率因數(shù)，就能減少變壓器的需用容量。然而，變壓器的負載率越低，其功率因數(shù)就越低，當(dāng)?shù)椭磷儔浩鞔龣C時，除滿足自身運行外幾乎沒有做有用功，其功率因數(shù)近乎于零。所以，企業(yè)要適時調(diào)整變壓器的運行方式，避免變壓器空載運行或者長期低載運行。

4.1.2電動機的合理選擇和使用

制藥企業(yè)的絕大部分動力負荷都是伺服電機、異步電機，在電機空載或低負載運行時就會產(chǎn)生大量的無功功率。所以，要改善電機的功率因數(shù)，就要防止電動機的低載和空載運行，并盡可能提高電機的負載率。因此，生產(chǎn)中要杜絕設(shè)備的空載運行，減少90%以下負載運行的概率，使其盡可能在滿載的情況下運行，提高設(shè)備的功率因數(shù)。

4.1.3做好電動機的日常維護保養(yǎng)

異步電動機的結(jié)構(gòu)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，其兩者之間的氣隙越大，異步電動機需要消耗越多的無功功率，使電動機的功率因數(shù)降低。因此，要加強電動機的日常維護與保養(yǎng)，保證電動機的良好運行。

4.2人工補償法

人工補償又稱為無功補償，主流的做法就是采用集成的電容器補償無功功率，即在感性負載上并聯(lián)電容器。其原理是將無功補償設(shè)備安裝在負載附近，近地補償設(shè)備的無功功率，從而有效地提高設(shè)備的功率因數(shù)。并聯(lián)電容器的補償方法又可分為：

4.2.1高壓集中補償

把電容器組集中安裝在企業(yè)變電所6kV/10kV的母線上，它只能補償6kV/10kV母線的電源側(cè)無功功率。其優(yōu)點是便于集中管理，缺點是其補償范圍較小，負荷側(cè)的配電線路得不到無功補償。

4.2.2低壓分組補償

將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，可隨工廠局部回路負荷的變動同時投入運行或斷開，也就是在實際中將電容器組分別安裝在各車間配電柜的母線上，制藥企業(yè)變電所多采用此種補償方法。其優(yōu)點是電容器的利用率較高，且補償效果也較為理想。

4.2.3低壓單獨補償

在用電設(shè)備附近按其本身無功功率的需要量安裝電容器組，與用電設(shè)備同時投入運行和斷開，也就是在實際中將電容器組直接接在用電設(shè)備附近，適合用于低壓網(wǎng)絡(luò)中個別容量大的設(shè)備。其優(yōu)點是補償?shù)男Ч?，缺點是電容器組的利用率低。制藥企業(yè)運行維護無功補償設(shè)備的方法制定無功補償設(shè)備運行及維護的規(guī)章制度是

高企業(yè)設(shè)備管理水平與設(shè)備質(zhì)量的重要手段。為了保證制藥企業(yè)中無功補償設(shè)備的運行維護保養(yǎng)達到預(yù)期的效果，應(yīng)當(dāng)積極地制定和創(chuàng)新一些有效的規(guī)章制度、考核辦法，提高設(shè)備操作人員的工作效率和設(shè)備維護效果。以下幾點是我司在運行維護無功補償設(shè)備方面的一些經(jīng)驗：

1. 在企業(yè)變電所的運行管理過程中，完善無功補償設(shè)備的運行維護管理制度，編制操作規(guī)程、應(yīng)急處理措施，加強對員工的培訓(xùn)與考核。

2. 對變電所的值班工作人員提出專項要求，工作人員應(yīng)及時記錄無功補償設(shè)備的運行情況，并且做好定期檢查和特殊檢查工作，發(fā)現(xiàn)異常及時調(diào)整、處理，杜絕任何安全隱患的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)故障，及時處置，記錄好該故障出現(xiàn)的原因、狀況以及*終的解決方案。

3. 完善相關(guān)考核制度，定期舉辦培訓(xùn)、考核，堅決把工作落到實處。

5 安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型

5.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/p>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動尋找*佳投入（切除）點，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

5.2型號說明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

5.3產(chǎn)品實物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

6 結(jié)語

本文從理論上分析了提高功率因數(shù)對改善制藥企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的意義，著重介紹了提高功率因數(shù)的幾種方法。在實際應(yīng)用中，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身情況進行分析，從設(shè)備、技術(shù)、經(jīng)濟投入等方面綜合考慮無功補償方式，從而達到*佳的補償效果。

參考文獻：

1. 馬軍榮，楊艷，王文麗.淺析提高功率因數(shù)的意義及方法[J].科教文匯，2016（18）：71-72.

[2]于瑞豐.淺談提高制藥企業(yè)電力系統(tǒng)功率因數(shù)的方法[J].機電信息,2018(14):54-56.DOI:10.19514/

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版

作者簡介

任運業(yè)，男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。