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摘要：随着经济社会的不断发展，我国的港口码头运输行业也处在一个新的大发展时期，集装箱的数量不断增多，工作量的加大也对与之配套的起重机性能提出了更严格的标准。以往，工作人员普遍从控制码头商户用电功率的角度进行控制，并将功率因数作为重要的衡量标准，用于考查和评价用户获得经济补偿的参考依据。可见，功率因数是用电效率较为准确的反映，如果因数未达到标准值，也会对起重机等设备的正常使用带来一定程度的影响。对此，笔者根据理论研究与实践验证，认为可尝试运用无功分量分流的手段来提高功率，排除一般情况以外，根据需要设置参数补偿，这样便能够在大型港口货物运输与装卸中发挥重要作用。实施后，功率因数将得到大幅提升，对电能运用的效率也随之提高，此项措施具有较大的可行性。
关键词：岸桥；集装箱；起重机；功率因数；提升設计
引言
电力设备的正常运转除了取决于自身的质量和性能外，对电压和功率的依赖也较大。稳定的电力压力及适当的功率可有效保证电力设备运转符合正常标准，能够维护与提高生产活动的安全系数。一线工作人员对无功电力影响电能的重要作用毫不质疑，恰当处理对于无功的补偿问题，可以明显提高电能的使用质量，并能在技术层面确保大型设备运行的低故障率。具体来说，工作人员可以设置一套体积较小、设计不要过于复杂且操作简便的功率因数补偿设备，来实现对桥吊功率的改善和优化。此类补偿柜可以灵活根据承载工作量的变化而调整自身补偿工作状态，通过自身设置的控制装备来切换补偿能量的投入或停止状态，实现无功消耗总能够持续在较低的水平。这样，电压便能够更为稳定，且电能在传输的过程中消耗较小，最终达到理想的补偿目的。
1 功率因数补偿方案设计
功率因数在一定程度上反映了对电源的使用效率。因数达到正常标准值以上，说明该工作对电力资源的使用效率实现最优化，而如果控制好输出功率及电压，使之保持不变，那么功率因数越高，则表示电流输出量越小，从而实现电力传输过程中的无谓消耗。当前，行业普遍采用因数较低的感性负载手段，其功率因数在0.8左右，未能实现较高水平的减少能源损耗。对于因数未能达到较高水平的原因，主要由于电流还可以运用无功分量的形式进行传输。无功分量主要的作用在于电量的传输和交换，发挥中介作用。功率因数与无功分量呈反比例关系，如果必须确保无功分量值，但又想提高功率，则需采取更为直接的措施。从交流电传输路径来看，电感和电容两种传输位置正好相反，因此如果一方需要无功分量，那么则会选择另一方来提供，反之亦然。工作人员如果将电容器和电感并联，那么支持电动设备的运行主要依靠电容设备，有功分量则自然依赖于电源，这种分配方式不仅能够有效维护设备的运行安全，还大大减少了电流在传输过程中的损耗，实现了较高质量的预期效果。
上述改造的具体差异和对比如图所示。
（a）改造前 （b）改造后
图1：功率因数补偿改造前后示意图
2 补偿装置设计
基于市场实地调研，同时结合理论支持，笔者最终确定选择设备制造行业经验丰富的生产企业，承接功率因数补偿设备的生产工作，并将TBB（Z）系列及TBBX（Z）系列理论技术应用到实际设备中，首次投放于起重机领域。
2.1 设计特点
此类设备通过电容器对功率进行补偿，主要用于电压较低的网络中，从而实现功率的提升。在提升功率的同时，还可最大限度降低能量的损耗，从而提升电源的使用效率。设备通过智能化的中央控制设备，随时自行控制电容设备对电量的传输和切断，从而一直将无功消耗维持在较低的水平。此类控制技术可通过事先编程来设定，安装调试简单方便。
2.2 使用条件设计
设计类型可参考起重机的一般运行环境：
（1）环境温度：-25℃~40℃（室内TBB（Z）型）、-40℃~50℃（室外TBBX（Z）型）；
（2）相对湿度：不超过90%；
（3）周围环境：气体中不含有腐蚀性或导电性，周围无易燃等威胁安全的物质存在；
（4）海拔高度：不超过2 000 m；
（5）安装地点：保证倾斜角度在5°以内，并妥善安置，不可随意挪动。
2.3 技术参数设计
若想普遍适用于集装箱起重机的应用，需达到下列指标：
（1）额定电压：400 V、440 V；
（2）额定频率：50 Hz；
（3）额定补偿容量：40、45、50、60、70、80、100 kvar；
（4）运行电压范围：0.8～1.1Un（Un为额定电压）；
（5）电容器接线方式：△型；
（6）测量误差：电压±0.5%，电流±1.0%，无功±1.0%；
（7）投切方式：自动循环投切；
（8）投切延时：1~999 s，可调；
（9）最大允许过电流：1.30In（In为额定电流）；
（10）功率因数设置：感性0.7~容性0.7。
3 应用
港口环境适用于创新式改造实验，且桥吊的普遍功率偏低，亟需进行优化改善。
3.1 补偿柜选型
根据具体的岸桥指标数据进行功率补偿的计算
（1）
其中，——补偿前功率因数；
——补偿后功率因数；
——实际负荷功率，k W；
——补偿容量，kvar。
计算得出每台岸桥补偿容量需40 kvar。进而依照装置的参数值确定设备的类型，最终确定将TBB-Z 0.4~40 kvar型号的设备投入使用。
3.2 补偿柜应用效果评估
待设备型号确定后，便可进行后续的安装与调试工作，使设备性能能够在工作环境中得到最优化发挥。
功率因数 补偿电容投切总数/组
高压侧 0.99 7
低压侧 0.99
表1：某桥吊功率补偿测试数据
注1：“高压侧”表示的是设备高压进线设备测量得出的功率因数；“低压侧”表示副变二次侧仪表测量得出的该数据。
注2：测试的结果为补偿电容在使用后趋于稳定的功率因数。
注3：所得数据都是指主电控在非工作状态，照明灯开启的情况下测试出的功率因数，以及补偿电容投切总数。
综上数据表明，补偿柜可以显著提高功率因数，且降低能量损耗，达到
可以看出，加装后，功率因数明显比原来提高很多，损耗仅1%左右，符合有关要求。
4 结束语
功率因数过低的问题在岸桥中普遍存在，有些码头时常被当地电力部门罚款，受到严重困扰。本文介绍了功率因数补偿的基本原理，设计了功率因数补偿装置，最后理论结合实际，将该装置应用于实际岸桥项目中，使得平均功率因数维持在0.99左右，显著提高了电能使用效率，满足了电力部门的要求。设计思想可供相关企业借鉴。
参考文献：
[1]孙斌.谐波对港口起重机功率因素的影响阴.起重运输机械.2012(9): 52-56.
[2]姜树梅. 有关谐波对港口起重机功率因数的影响探讨[J]. 科技与企业, 2016(10): 193.
[3]汪定华. 低待机功耗的高功率因数电源模块的设计[J]. 电子科学技术.2014, 1(2): 138-143.
关键词：岸桥；集装箱；起重机；功率因数；提升設计
引言
电力设备的正常运转除了取决于自身的质量和性能外，对电压和功率的依赖也较大。稳定的电力压力及适当的功率可有效保证电力设备运转符合正常标准，能够维护与提高生产活动的安全系数。一线工作人员对无功电力影响电能的重要作用毫不质疑，恰当处理对于无功的补偿问题，可以明显提高电能的使用质量，并能在技术层面确保大型设备运行的低故障率。具体来说，工作人员可以设置一套体积较小、设计不要过于复杂且操作简便的功率因数补偿设备，来实现对桥吊功率的改善和优化。此类补偿柜可以灵活根据承载工作量的变化而调整自身补偿工作状态，通过自身设置的控制装备来切换补偿能量的投入或停止状态，实现无功消耗总能够持续在较低的水平。这样，电压便能够更为稳定，且电能在传输的过程中消耗较小，最终达到理想的补偿目的。
1 功率因数补偿方案设计
功率因数在一定程度上反映了对电源的使用效率。因数达到正常标准值以上，说明该工作对电力资源的使用效率实现最优化，而如果控制好输出功率及电压，使之保持不变，那么功率因数越高，则表示电流输出量越小，从而实现电力传输过程中的无谓消耗。当前，行业普遍采用因数较低的感性负载手段，其功率因数在0.8左右，未能实现较高水平的减少能源损耗。对于因数未能达到较高水平的原因，主要由于电流还可以运用无功分量的形式进行传输。无功分量主要的作用在于电量的传输和交换，发挥中介作用。功率因数与无功分量呈反比例关系，如果必须确保无功分量值，但又想提高功率，则需采取更为直接的措施。从交流电传输路径来看，电感和电容两种传输位置正好相反，因此如果一方需要无功分量，那么则会选择另一方来提供，反之亦然。工作人员如果将电容器和电感并联，那么支持电动设备的运行主要依靠电容设备，有功分量则自然依赖于电源，这种分配方式不仅能够有效维护设备的运行安全，还大大减少了电流在传输过程中的损耗，实现了较高质量的预期效果。
上述改造的具体差异和对比如图所示。
（a）改造前 （b）改造后
图1：功率因数补偿改造前后示意图
2 补偿装置设计
基于市场实地调研，同时结合理论支持，笔者最终确定选择设备制造行业经验丰富的生产企业，承接功率因数补偿设备的生产工作，并将TBB（Z）系列及TBBX（Z）系列理论技术应用到实际设备中，首次投放于起重机领域。
2.1 设计特点
此类设备通过电容器对功率进行补偿，主要用于电压较低的网络中，从而实现功率的提升。在提升功率的同时，还可最大限度降低能量的损耗，从而提升电源的使用效率。设备通过智能化的中央控制设备，随时自行控制电容设备对电量的传输和切断，从而一直将无功消耗维持在较低的水平。此类控制技术可通过事先编程来设定，安装调试简单方便。
2.2 使用条件设计
设计类型可参考起重机的一般运行环境：
（1）环境温度：-25℃~40℃（室内TBB（Z）型）、-40℃~50℃（室外TBBX（Z）型）；
（2）相对湿度：不超过90%；
（3）周围环境：气体中不含有腐蚀性或导电性，周围无易燃等威胁安全的物质存在；
（4）海拔高度：不超过2 000 m；
（5）安装地点：保证倾斜角度在5°以内，并妥善安置，不可随意挪动。
2.3 技术参数设计
若想普遍适用于集装箱起重机的应用，需达到下列指标：
（1）额定电压：400 V、440 V；
（2）额定频率：50 Hz；
（3）额定补偿容量：40、45、50、60、70、80、100 kvar；
（4）运行电压范围：0.8～1.1Un（Un为额定电压）；
（5）电容器接线方式：△型；
（6）测量误差：电压±0.5%，电流±1.0%，无功±1.0%；
（7）投切方式：自动循环投切；
（8）投切延时：1~999 s，可调；
（9）最大允许过电流：1.30In（In为额定电流）；
（10）功率因数设置：感性0.7~容性0.7。
3 应用
港口环境适用于创新式改造实验，且桥吊的普遍功率偏低，亟需进行优化改善。
3.1 补偿柜选型
根据具体的岸桥指标数据进行功率补偿的计算
（1）
其中，——补偿前功率因数；
——补偿后功率因数；
——实际负荷功率，k W；
——补偿容量，kvar。
计算得出每台岸桥补偿容量需40 kvar。进而依照装置的参数值确定设备的类型，最终确定将TBB-Z 0.4~40 kvar型号的设备投入使用。
3.2 补偿柜应用效果评估
待设备型号确定后，便可进行后续的安装与调试工作，使设备性能能够在工作环境中得到最优化发挥。
功率因数 补偿电容投切总数/组
高压侧 0.99 7
低压侧 0.99
表1：某桥吊功率补偿测试数据
注1：“高压侧”表示的是设备高压进线设备测量得出的功率因数；“低压侧”表示副变二次侧仪表测量得出的该数据。
注2：测试的结果为补偿电容在使用后趋于稳定的功率因数。
注3：所得数据都是指主电控在非工作状态，照明灯开启的情况下测试出的功率因数，以及补偿电容投切总数。
综上数据表明，补偿柜可以显著提高功率因数，且降低能量损耗，达到
可以看出，加装后，功率因数明显比原来提高很多，损耗仅1%左右，符合有关要求。
4 结束语
功率因数过低的问题在岸桥中普遍存在，有些码头时常被当地电力部门罚款，受到严重困扰。本文介绍了功率因数补偿的基本原理，设计了功率因数补偿装置，最后理论结合实际，将该装置应用于实际岸桥项目中，使得平均功率因数维持在0.99左右，显著提高了电能使用效率，满足了电力部门的要求。设计思想可供相关企业借鉴。
参考文献：
[1]孙斌.谐波对港口起重机功率因素的影响阴.起重运输机械.2012(9): 52-56.
[2]姜树梅. 有关谐波对港口起重机功率因数的影响探讨[J]. 科技与企业, 2016(10): 193.
[3]汪定华. 低待机功耗的高功率因数电源模块的设计[J]. 电子科学技术.2014, 1(2): 138-143.