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提高集装箱起重机待机功率因数的方法

顾明观

【期刊名称】《港口装卸》

【年(卷),期】2012(000)003

【总页数】2页(P45-46)

【作者】顾明观

【作者单位】上海振华重工(集团)股份有限公司

【正文语种】中文

国内外电力企业对集装箱码头用户的用电功率因数都有严格要求，并按用户功率因

数的高低在经济上给予奖惩。虽然当前岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)上普遍采

用IGBT作为变流的交流驱动方式，驱动装置的功率因数一般能达到0.95以上

［1］，但是，在驱动装置不工作的待机状态下，岸桥的辅助设备正常工作时所需

的无功功率得不到有效补偿，因此功率因数普遍较低。

1提高功率因数的意义

在交流电路中，电压与电流之间的相位差的余弦称为功率因数。在数值上，功率因

数是有功功率与视在功率的比值。无功功率并不做功，但也决不是无用功率，它能

为能量的交换、输送、转换创造必要的条件。但大量的无功功率经高低压供电系统

流入设备，会引起有功损耗，造成电压降落，影响电能质量，对发电、供电、配电

三方都会产生不良影响。

提高功率因数有着重要意义，概括起来主要有:

(1)提高供电设备的利用率，充分发挥电源的潜力。用电设备和电网之间存在着往

复交换的无功功率，占用了电网的许多容量，使得电网的利用率降低。用户功率因

数愈高，供电设备的利用率愈高。因此，改善功率因数是提高设备利用率的有效方

法。

(2)降低电气设备和供电线路上的损耗。对于一个给定的负荷，当供电电压一定时，

功率因数越低，电流就越大，电气设备中的铜损就越大，效率也就越低。与此相似，

当系统的功率因数很低时，对于传递同样的功率，则需较大的电流，所以若导线尺

寸相同，则意味着供电线路上的损耗增大。

(3)改善供电质量，减少线路压降。功率因数降低时，供电线路上的电流增大，由

于线路上的阻抗存在，必然造成线路电压降低，因此提高功率因数能减小电压损失。

2提高功率因数的方法

作为世界知名的集装箱起重机制造商，上海振华重工(ZPMC)近年来通过分析影响

功率因数的各种原因，不断改进设计方案，积极探索提高岸桥待机状态下功率因数

的方法，以满足用户的需求。总的来说可以归结为两种:一是改善自然功率因数，

减少用电设备对无功功率的需求;二是采用无功补偿方法，在岸桥上设置本地的无

功功率补偿装置，使无功功率就地得到补偿。

2.1提高自然功率因数的方法

提高自然功率因数的方法是指采用各种措施，降低各用电设备所需的无功功率以改

善其功率因数。在岸桥的辅助设备中，异步电动机、变压器和照明灯具是耗用无功

功率的主要设备。因此我们从这些用电设备着手，提高它们的自然功率因数:

(1)合理选用异步电动机的类型和容量，使其与所带负荷相匹配。电动机的功率因

数是反映电机经济运行水平的主要指标，与负载有密切关系。一般异步电动机在额

定负载时功率因数为0.85～0.89，而空载时仅为0.2左右［2］。故应按实际负载

选用电动机，使其运行时接近满载状态，防止出现“大马拉小车”的现象。

(2)根据负荷合理选择变压器容量。变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数

有关，而且与负荷率有关。变压器满载运行时，一次侧功率因数仅比二次侧降低

3%～5%;变压器轻载运行时，一次侧功率因数显著下降，下降达10%以上。因此

为了充分利用设备和提高功率因数，应合理选择变压器容量，变压器的负载率不宜

低于70%。

(3)采用高功率因数型的照明灯具。通过在镇流器上加装提高功率因数用的电容器，

使功率因数达到0.9左右。

2.2提高功率因数的补偿方法

提高功率因数的补偿方法是指采用专门设备来提供用电设备所需的无功功率，以提

高其功率因数的措施。

在交流电路中，纯电感中的电流与纯电容中的电流相位相差180°，可以互相抵消，

即当电源向外供电时，感性负荷向外释放的能量由容性负荷储存起来;当感性负荷

需要能量时，再由容性负荷向外释放的能量来提供。岸桥辅助系统中的大部分负荷

如变压器、电动机等都是电感性的，这些感性负荷要消耗大量的无功功率。因此，

我们采用在辅助变压器二次侧并联无功补偿电容器的方法，使得能量在电感负荷与

电容负荷之间互相交换，实现无功功率就地补偿，达到提高岸桥辅助系统功率因数

的目的。

这种并联电容器的补偿方式接线简单、操作方便、对系统可靠性影响较小。然而，

采用补偿法来提高功率因数，必须增加新设备，增加投资成本。此外，补偿设备本

身也有一定的功率损失。

2.3补偿容量的计算

以ZPMC为某岸桥配置的200kVA