摘要：根據(jù)功率因數(shù)的特性，論文描述了電力系統(tǒng)在低功率因數(shù)狀態(tài)下的不利表現(xiàn)，如線路的銅損較大，發(fā)電設(shè)備的容量不能充分利用，增加了線路、發(fā)電機繞組的功率損耗和加大投資等。提高功率因數(shù)可以降低生產(chǎn)成本、改善設(shè)備的利用率，減少線路的壓降和提高電力網(wǎng)的傳輸能力、增加經(jīng)濟(jì)效益等特點。研究和分析得出了提高自然功率因數(shù)的方法和提高功率因數(shù)的人工補償方法等。用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到整個電力網(wǎng)電能損耗和電壓的穩(wěn)定性，從而制約著供電區(qū)域的供電質(zhì)量，提高功率因數(shù)勢在必行。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù) 提高 必要性 方法

功率因數(shù)定義為電力電網(wǎng)中負(fù)載的有功功率P占視在功率S的百分比數(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，電力需求不斷提高，伴隨而來的突出問題是能源無效的巨大消耗，資源利用率低下。電力系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，其電能損耗的數(shù)值相當(dāng)可觀，能源的合理配置是極需解決的問題。功率因數(shù)是決定發(fā)、供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的一個極為重要的因素，它直接反映了系統(tǒng)中有功功率與無功功率的分配。在電力網(wǎng)的運行中，我們總是希望功率因數(shù)越大越好，從而提高能源的利用率。因此，對于整個電網(wǎng)來說，有效地搞好無功功率的補償，可以改善提高用戶功率因數(shù)，有效地降低電能損失，減少用戶電費。

1 影響功率因數(shù)的主要因素

功率因數(shù)的產(chǎn)生，主要體現(xiàn)在下面幾個功率之間的關(guān)系中。電力網(wǎng)絡(luò)除了有負(fù)載的有功功率P，還要負(fù)擔(dān)負(fù)荷的無功功率Q，有功功率P、無功功率Q和視在功率S，這些功率之間存在下述關(guān)系：

S=■（1）

而P與S之比即：

λ=cos？漬=PS（2）

λ被定義為電力網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，其物理意義是線路的視在功率S供給有功功率的消耗所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)供電工程中，電源供給負(fù)載的總功率中，由于存在著有功功率做功，無功功率不做功，在相同數(shù)值的視在功率的情況下，有功功率占的比重越大，能量利用率就越高，功率因數(shù)就越大，功率因數(shù)是決定發(fā)、供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的一個極為重要的因素，它直接反映了系統(tǒng)中有功功率與無功功率的分配。

在供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感的特性（諸如：感應(yīng)電動機、電力變壓器，電焊機等），這些設(shè)備不僅需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要“吸收”無功功率。然而在完成輸送額定有功功率的情況下，無功功率增大，就會降低供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。因此，功率因數(shù)是衡量供電系統(tǒng)電能利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標(biāo)，而如何改善功率因數(shù)有很重要的意義。

1.1 異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功功率的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成的。所以要改善異步電動機的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負(fù)載率。變壓器消耗無功功率的主要成份是它的空載無功功率，它和負(fù)載率的大小無關(guān)。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運行或長期處于低負(fù)載運行狀態(tài)。

1.2 供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響

當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率增長得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，當(dāng)供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功功率將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

1.3 電網(wǎng)頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

我們知道了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。

2 提高功率因數(shù)的方法

提高功率因數(shù)的途徑主要在于如何減少電力系統(tǒng)中各個部分所需的無功功率，特別是減少負(fù)荷取用的無功功率，使電力系統(tǒng)在輸送一定的有功功率時，可降低其中通過的無功電流。提高功率因數(shù)，最常用的方法就是與電感性負(fù)載并聯(lián)靜電電容器（設(shè)置在用戶或變電所中），其電路圖和相量圖如圖1所示。并聯(lián)電容器以后，電感性負(fù)載的電流I=U和功率因數(shù)cos？漬1=R均未變化，這是因為所加電壓和負(fù)載參數(shù)沒有改變。但電壓u和線路電流i之間的相位差？漬變小了，即cos？漬變大了。這里我們所講的提高功率因數(shù)，是指提高電源或電網(wǎng)的功率因數(shù)，而不是指提高某個電感性負(fù)載的功率因數(shù)。在電感性負(fù)載上并聯(lián)了電容器以后，減少了電源與負(fù)載之間的能量互換。這時電感性負(fù)載所需的無功功率，大部分或全部都是就地供給（有電容器供給），就是說能量的互換現(xiàn)在主要或完全發(fā)生在電感性負(fù)載與電容器之間，因而使發(fā)動機容量得到充分利用。

其次，由相量圖可見，并聯(lián)電容器以后線路電流也減少了（電流相量相加），因而減小了功率損耗。利用上述原理，提高功率因數(shù)可以用以下幾種方法：

①對于采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補償，在高、低壓配電所內(nèi)設(shè)置若干組電容器組，電容器接在配電母線上，補償該配電所供電范圍內(nèi)的無功功率，并使總功率因數(shù)達(dá)到所規(guī)定的值以上。把無功補償器直接接在異步電動機旁或進(jìn)線端子上。這種補償方法相當(dāng)于把無功電源直接搬移到異步電動機旁，使異步電動機所需要的大部分無功功率由無功就地補償器供給，無功功率僅在異步電動機和并聯(lián)電容器之間流動。從而消除了無功電流在高、低壓線路上的流動，減少線路負(fù)荷和損耗。

②靜止補償器：是一種利用電容器和各種類型的電抗器，進(jìn)行無功靜止補償?shù)难b置，它可向電網(wǎng)提供可變動的容性和感性無功功率。靜止無功補償裝置（簡稱SVC）是指凡是能夠以無機械傳動部件而達(dá)到提供無功出力的裝置。它是由靜電電容器和晶閘管等部件組合而成的。目前，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家所制造并已投入運行的靜止無功功率裝置的類型很多，在實際應(yīng)用中較普遍的是采用固定電容性加可變電感性的，也就是說一組或幾組容量較大的固定電容性加上一臺容量相對略小的可變電感性構(gòu)成一套SVC可變無功電源裝置。

3 總結(jié)

功率因數(shù)太低對電網(wǎng)系統(tǒng)很不利，想方設(shè)法提高功率因數(shù)對電網(wǎng)系統(tǒng)的必要性有重要意義。同時提高功率因數(shù)必然對國家能源的利用、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到促進(jìn)作用，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運行所不可缺少的條件，它不僅能夠減少電費開支，提高企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠為國家節(jié)約資源，減少有害氣體排放。

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作者簡介：黃偉林（1984-），男，湖南漢壽人，助教，大學(xué)本科，主要從事樓宇智能化及建筑電氣控制相關(guān)教學(xué)與研究。