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【摘 要】本文首先对水厂供电系统的功率因素管理进行了简介，然后阐述了影响水厂供电系统功率因素的主要原因和功率因素管理的意义，最后对提升水厂供电系统功率因素管理的措施进行了剖析。
【关键词】水厂；供电系统；功率因素；意义；措施
0.前言
在改革开放以后，我国水厂在城市发展建设中起到的作用越来越突出，我国各级政府也越来越重视水厂的建设与管理。水厂的主要的动力能源是电能，如果水厂的供电系统发生故障或是功率因素达不到要求，那么就会严重影响到水厂的供水工作，给城市经济建设和人们的生活带来极大的不便。在水厂的经营管理中，自来水的供应会消耗掉巨大的电能，这就使得电费支出成为水厂的主要成本支出之一。不同的水厂，其用电设备形式以及效率都存在着差异，这就导致不同水厂在功率因素管理的认识方面也存在着极大差异性。鉴于此，我国水厂必须要做好供电系统中功率因素的管理，以保证供水的可靠性。
1.水厂供电系统功率因素管理简介
一般来说，电网输出的功率主要包含两部分：其一是有功功率，即将电能直接转化为化学能、机械能、热能以及声能等，并利用这些能做功；其二是无功功率，即不消耗电能，而仅是将其转化为另外一种形式的能而已，这种形式的能是电气设备做功的基本条件。功率因素是指正弦交流电接有电容性负载或是电感时，其所负载的有功功率在视在功率中所占的百分比。有功功率的数学表达式：P=Ucosφ。功率因素大小代表着电能的利用程度，功率因素的高低决定着电流与电路端电压之间的相差位，功率因素≤1。在水厂供电系统中，功率因素管理是指对用电设备的功率因素进行适时监控。在确保负荷的功率因素能够满足相关电力部门的要求下，对补偿装置进行适当的调整，进而提高用电设备的利用率，降低电路损耗，从而起到节约电能的作用。
2.影响水厂供电系统功率因素的主要原因
2.1水厂大量使用异步电动机和变压器
异步电动机以及变压器是我国水厂供电系统中产生无功功率损耗的主要感性设备。据相关资料显示，在我国水厂中，无功功率损耗的70%来自于异步电动机，18%来自于变压器，12%来自于线路损耗。
2.2供电电压波动超出相应的规定范围
当水厂的供电电压超出了额定标准值的10%时，就会因为磁路饱和的原因，导致无功功率的增长速度进一步加快。据相关资料显示，如果供电电压达到了额定标准值的110%时，其无功功率会增加35%。反之，无功功率则会减少，而功率因素便会提高。不过，虽然降低电压能够提升功率因素，但是也会导致电气设备的正常运行会受到一定影响。总之，水厂管理者必须要确保电压处于相对较为稳定的状态，才能保证电气设备的正常运行。
2.3变频器的影响
变频器在工作的过程中，会释放出大量的高次谐波，这不仅会威胁到电气设备的耐压，同时还会出现大量的无功功率消耗，使其功率因素被大幅度降低，严重情况下，还会直接导致电气设备出现运行故障。
3.水厂供电系统功率管理的主要意义
3.1满足检测要求
水厂电线线路的电能损失可以通过用电设备的功率因素测出，辅以适当的技术改造，能够将低于标准的功率因素改造达标，从而实现节约用电的目的。
3.2减少线损和电力损失
不同的水厂，其动力配线依据着不同的负荷情况以及线路情况，电力损耗的范围大概在2%～3%之间。若是通过电容提高功率因素，可以将总电流降低，减少线路损耗。当电线线路的电流传送量减小，线路的电压损失也会相应减少，这有利于保证电压的稳定，对大电机启动有着重要的保障作用。
3.3延长用电设备的寿命
当功率因素改善之后，水厂供电线路的总电流会相应减少，这能够有效的降低已经饱和或是接近饱和的开关以及变压器等供电设备、线路的电容量负荷，对降低设备的温度，延长设备寿命有着极其重要的作用。据统计，当设备设施的温度每降低10℃时，其寿命便可延长1倍左右。
3.4减少供电设备的设计容量，降低投资
对于水厂原有的供电设施来说，若在同等有功功率下，使负荷电流减少，就能够增加导线、变压器以及开关等配电设备的储备功率，能最大限度的发挥设备潜力。同时，还能在一定程度上降低新建项目的投资成本以及之后在水厂运行过程中的电费支出。
4.提升水厂供电系统功率因素管理的措施
对于水厂来说，要提高供电系统功率因素的方法主要有两种：人工功率补偿和提高自然功率因素。
4.1人工功率补偿
人工功率补偿能够最大限度的减小水厂供电系统中流过的无功功率，能够将整个供电系统中的线路损耗降低。就目前的功率补偿措施而言，这是最好的补偿方式。
人工功率补偿容量的计算方式：
若是采用电容器进行补偿，首先必须要充分分析水厂目前的功率因素。通过计算，得出电容器的数量。比如要将cosφ1提升到cosφ2，则电容器所需的容量Qc的计算公式如下：
Q=P
-
在该式中，Q为需要补偿的无功功率，其单位为kVar；P为最大负荷月份的有功功率的平均值，单位为kW；式中的cosφ是补偿前功率因素的平均值，cosφ为补偿后功率因素的平均值。
人工功率補偿的三种方式：
低压分散补偿。低压分散补偿是指将电容器装在车间各个配电所低压母线上，进行集中补偿。
集中补偿。将电容器集中装设在水厂变电所高低压侧的电容器室内，由专门的人员进行管理和运行，其优点主要体现在利用率和维护方面，缺点是无法有效的减少内部供电网络的无功功率。
就地补偿。就地补偿在高低压网络中的应用极为广泛。在就地补偿中，电容器一般都是直接装设在用电设备的周围，与用电设备共用同一开关。其优点是投资少，方便灵活，补偿的效果极好。
4.2提高自然功率因素
异步电动机容量和型号的选择。通常情况下，异步电动机的功率因素在70%时，可达到满载运行，此时的效率较高。比如在满载时，其0.85≤cosφ≤0.89；而其在空载时，则0.2≤cosφ≤0.3。由此可见，要改善功率因素，就必须要使异步电动机的额定容量与其所拖动的负荷相匹配。
改变轻负荷电动机的接线，或使用轻负荷感应电动机。若电动机的负荷无法超过额定容量的40%，此时应更换额定容量较小的电动机。若不愿意更换电动机，则可以改变其定子绕组的接线，比如将三角形接线改变成星形接线。
电力变压器切忌轻载运行。变压器的容量必须要正确选择，才能提高其负荷率。只有当变压器的负荷率达到75%～80时，才比较经济。另外，电力变压器切忌轻载运行。若是变压器的负荷小于了30%，则最好更换小容量的变压器。
5.结束语
总而言之，加强功率因素管理对于水厂来说，其主要目的是为了降低无功损耗，提高水厂对电能的利用效率，节约电费。但是就目前的情况而言，还有很多不尽如意的地方，需要我们对其进行进一步完善。 [科]
【参考文献】
[1]郑健.RVT控制器在10KV系统中功率因素补偿中的应用[J].魅力中国，2009，22：25.
[2]郑耀晃.大型水厂供电系统的安全保障[J].中国科技投资，2012，26：130.
[3]吴传平.电气化铁路供电系统电能质量综合补偿技术研究[D].湖南大学，2012.
[4]赵阳.关于工厂供电系统中的功率因数及无功补偿的探讨[J].中华民居，2011，03：14-15.
[5]彭超尘.浅谈无功补偿及消谐装置在工厂供电系统中的应用[J].科技资讯，2010，30：121.
[6]张睿.贯通式同相供电系统电能变换设备保护方案研究[D].西南交通大学，2012.
【关键词】水厂；供电系统；功率因素；意义；措施
0.前言
在改革开放以后，我国水厂在城市发展建设中起到的作用越来越突出，我国各级政府也越来越重视水厂的建设与管理。水厂的主要的动力能源是电能，如果水厂的供电系统发生故障或是功率因素达不到要求，那么就会严重影响到水厂的供水工作，给城市经济建设和人们的生活带来极大的不便。在水厂的经营管理中，自来水的供应会消耗掉巨大的电能，这就使得电费支出成为水厂的主要成本支出之一。不同的水厂，其用电设备形式以及效率都存在着差异，这就导致不同水厂在功率因素管理的认识方面也存在着极大差异性。鉴于此，我国水厂必须要做好供电系统中功率因素的管理，以保证供水的可靠性。
1.水厂供电系统功率因素管理简介
一般来说，电网输出的功率主要包含两部分：其一是有功功率，即将电能直接转化为化学能、机械能、热能以及声能等，并利用这些能做功；其二是无功功率，即不消耗电能，而仅是将其转化为另外一种形式的能而已，这种形式的能是电气设备做功的基本条件。功率因素是指正弦交流电接有电容性负载或是电感时，其所负载的有功功率在视在功率中所占的百分比。有功功率的数学表达式：P=Ucosφ。功率因素大小代表着电能的利用程度，功率因素的高低决定着电流与电路端电压之间的相差位，功率因素≤1。在水厂供电系统中，功率因素管理是指对用电设备的功率因素进行适时监控。在确保负荷的功率因素能够满足相关电力部门的要求下，对补偿装置进行适当的调整，进而提高用电设备的利用率，降低电路损耗，从而起到节约电能的作用。
2.影响水厂供电系统功率因素的主要原因
2.1水厂大量使用异步电动机和变压器
异步电动机以及变压器是我国水厂供电系统中产生无功功率损耗的主要感性设备。据相关资料显示，在我国水厂中，无功功率损耗的70%来自于异步电动机，18%来自于变压器，12%来自于线路损耗。
2.2供电电压波动超出相应的规定范围
当水厂的供电电压超出了额定标准值的10%时，就会因为磁路饱和的原因，导致无功功率的增长速度进一步加快。据相关资料显示，如果供电电压达到了额定标准值的110%时，其无功功率会增加35%。反之，无功功率则会减少，而功率因素便会提高。不过，虽然降低电压能够提升功率因素，但是也会导致电气设备的正常运行会受到一定影响。总之，水厂管理者必须要确保电压处于相对较为稳定的状态，才能保证电气设备的正常运行。
2.3变频器的影响
变频器在工作的过程中，会释放出大量的高次谐波，这不仅会威胁到电气设备的耐压，同时还会出现大量的无功功率消耗，使其功率因素被大幅度降低，严重情况下，还会直接导致电气设备出现运行故障。
3.水厂供电系统功率管理的主要意义
3.1满足检测要求
水厂电线线路的电能损失可以通过用电设备的功率因素测出，辅以适当的技术改造，能够将低于标准的功率因素改造达标，从而实现节约用电的目的。
3.2减少线损和电力损失
不同的水厂，其动力配线依据着不同的负荷情况以及线路情况，电力损耗的范围大概在2%～3%之间。若是通过电容提高功率因素，可以将总电流降低，减少线路损耗。当电线线路的电流传送量减小，线路的电压损失也会相应减少，这有利于保证电压的稳定，对大电机启动有着重要的保障作用。
3.3延长用电设备的寿命
当功率因素改善之后，水厂供电线路的总电流会相应减少，这能够有效的降低已经饱和或是接近饱和的开关以及变压器等供电设备、线路的电容量负荷，对降低设备的温度，延长设备寿命有着极其重要的作用。据统计，当设备设施的温度每降低10℃时，其寿命便可延长1倍左右。
3.4减少供电设备的设计容量，降低投资
对于水厂原有的供电设施来说，若在同等有功功率下，使负荷电流减少，就能够增加导线、变压器以及开关等配电设备的储备功率，能最大限度的发挥设备潜力。同时，还能在一定程度上降低新建项目的投资成本以及之后在水厂运行过程中的电费支出。
4.提升水厂供电系统功率因素管理的措施
对于水厂来说，要提高供电系统功率因素的方法主要有两种：人工功率补偿和提高自然功率因素。
4.1人工功率补偿
人工功率补偿能够最大限度的减小水厂供电系统中流过的无功功率，能够将整个供电系统中的线路损耗降低。就目前的功率补偿措施而言，这是最好的补偿方式。
人工功率补偿容量的计算方式：
若是采用电容器进行补偿，首先必须要充分分析水厂目前的功率因素。通过计算，得出电容器的数量。比如要将cosφ1提升到cosφ2，则电容器所需的容量Qc的计算公式如下：
Q=P
-
在该式中，Q为需要补偿的无功功率，其单位为kVar；P为最大负荷月份的有功功率的平均值，单位为kW；式中的cosφ是补偿前功率因素的平均值，cosφ为补偿后功率因素的平均值。
人工功率補偿的三种方式：
低压分散补偿。低压分散补偿是指将电容器装在车间各个配电所低压母线上，进行集中补偿。
集中补偿。将电容器集中装设在水厂变电所高低压侧的电容器室内，由专门的人员进行管理和运行，其优点主要体现在利用率和维护方面，缺点是无法有效的减少内部供电网络的无功功率。
就地补偿。就地补偿在高低压网络中的应用极为广泛。在就地补偿中，电容器一般都是直接装设在用电设备的周围，与用电设备共用同一开关。其优点是投资少，方便灵活，补偿的效果极好。
4.2提高自然功率因素
异步电动机容量和型号的选择。通常情况下，异步电动机的功率因素在70%时，可达到满载运行，此时的效率较高。比如在满载时，其0.85≤cosφ≤0.89；而其在空载时，则0.2≤cosφ≤0.3。由此可见，要改善功率因素，就必须要使异步电动机的额定容量与其所拖动的负荷相匹配。
改变轻负荷电动机的接线，或使用轻负荷感应电动机。若电动机的负荷无法超过额定容量的40%，此时应更换额定容量较小的电动机。若不愿意更换电动机，则可以改变其定子绕组的接线，比如将三角形接线改变成星形接线。
电力变压器切忌轻载运行。变压器的容量必须要正确选择，才能提高其负荷率。只有当变压器的负荷率达到75%～80时，才比较经济。另外，电力变压器切忌轻载运行。若是变压器的负荷小于了30%，则最好更换小容量的变压器。
5.结束语
总而言之，加强功率因素管理对于水厂来说，其主要目的是为了降低无功损耗，提高水厂对电能的利用效率，节约电费。但是就目前的情况而言，还有很多不尽如意的地方，需要我们对其进行进一步完善。 [科]
【参考文献】
[1]郑健.RVT控制器在10KV系统中功率因素补偿中的应用[J].魅力中国，2009，22：25.
[2]郑耀晃.大型水厂供电系统的安全保障[J].中国科技投资，2012，26：130.
[3]吴传平.电气化铁路供电系统电能质量综合补偿技术研究[D].湖南大学，2012.
[4]赵阳.关于工厂供电系统中的功率因数及无功补偿的探讨[J].中华民居，2011，03：14-15.
[5]彭超尘.浅谈无功补偿及消谐装置在工厂供电系统中的应用[J].科技资讯，2010，30：121.
[6]张睿.贯通式同相供电系统电能变换设备保护方案研究[D].西南交通大学，2012.