浅析提高配网功率因数的措施

作者/侯光凯，国网山东省电力公司成武县供电公司

浅析提高配网功率因数的措施

作者/侯光凯，国网山东省电力公司成武县供电公司

目前，供电企业普遍存在严重的配电网线损情况，为了对这一现象加以缓解，有必要对供电企业经营中功率因数的影响进行探讨，以实现配网功率因数的有效提高，满足社会经济的发展和需求。在供电企业配电网运行中，功率因数具有非常重要的作用。因此，本文对影响配网功率因数的相关原因进行分析，并对其解决措施进行探讨，以有效保证配网功率因数的提高。

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引言

在电力系统的正常运行中，配网功率因数会对其产生直接作用。所以，要实现对线路损失的控制，保证电能的质量，使电力设备的性能得到有效发挥就必须要对功率因数加以合理提高，继而实现电能节约的目的。所以，配网功率因数不仅和电力企业有密切关系，还能对社会经济的发展产生相应作用。

1.影响配网功率因数的原因

电力设备在实际运行中，不仅会对有功功率有所消耗，还会对无功功率产生一定的消耗。在相应功率情况下，如果出现减少无功功率，则功率因数会相应提高，甚至可能会不存在无功功率的情况。所以，用电设备无功功率的降低能够有效提高功率因数。同时，功率因数的产生绝大部分原因都是由用电设备自身的电感特性引起的。因为在电力系统中，用电设备不但需要有功功率，如果想要对工作磁场的满足还需要通过无功功率来实现。在无功功率中，比例最大的是使用感应电动机，然后是变压器，剩下的无功功率需要被其他设备所用，第一是整流设备；第二是电抗器等。因而在电力系统中，感应变压器和电动机利用了大部分无功功率。另外，配网中的功率因数还会因为供电电压超过标准范围，或者电网频率运行不稳定等带来直接影响。其中，如果电网的电压超过额定数值10%，磁路饱和现象就会出现，接着将增加无功功率的速度。如果是在额定数值的下面，则会随之减少无功功率，并迅速升高功率因数。最后，配网功率因数还会因为电网频率不稳定而发现变化，所以，要有效提高配网的功率因数，就必须对其进行快速准确的措施办法，实现损耗降低和能源节约的有效目的。

图1 电流的实际运行状态

2.提高配网功率因数的措施

根据相关调查和研究来看，低功率因数会给配网带来一些不好的影响，主要指的是：第一，在负荷确定的情况下，电流如果较大，而供电电压是不变的，则功率因数会不断降低，从而使电流继续增大。通常情况下，发电机、变压器的额定容量，与他们的输出电流是成正比关系的，因而与功率因数是成反比关系的。所以，在功率输出一样的情况下，电压如果是不变的，功率因数会不断下降，从而使发电机、变压器的容量不断增大，最终提高发电机、变压器的投入成本。第二，铜损比较大。在负荷确定的情况下，如果配电线路的功率因数不断降低，则铜损会逐渐增大。第三，在负荷确定的情况下，如果功率因数不断下降，则需要进一步扩大保护开关的导电面积、母线的截面，才能确保较大电流可以顺利通过，从而提高其投入成本。所以，在实践过程中，提高配网功率因数应采取的措施有：

■2.1 对系统的自然功率因数加以提高

补偿设备如果没有进行安装，不同用电设备会有效减少其无功功率，继而实现负载取用，无功功率的有效降低，保证企业功率因数的提高，该方法是目前最具经济性的一种功率因数提高措施，其能有效控制投入的资金量，缓解供电企业所面临的经济压力。

首先需要对变压器的负荷率进行提高，变压器的功率因数不仅会因为负荷性质产生影响，还会受到负荷率的影响。通常，在变压器负荷率没有超出标准范围内的条件下，就会明显下降功率因数。

其次是选择异步电动机的规格与型号，在实践中常用的是异步电动机，其也具有十分巨大的无功功率。当异步电动机的运行状态处于轻载或是空载时，所产生的功率因数也会相对较低，当负荷处于较高的状态时，就会有效提高功率因数。所以，合理应用异步电动机的规格型号是很有必要的，并避免进行轻载运行，以利于系统自然功率因数的增加。

再次是异步电动机与电焊机的严格控制，前提需要对内部生产管理工作加以强化，保证具有科学合理的加工流程，使用设备的实际运行情况应当保持最佳性能，并避免出现空载运行现象。

最后是绕线式异步电动机的同步运行，一般来说，大型的额定容量绕线式异步电动机，其负荷率相对较低，产生最大的负荷也在90%以下，通过对其的改造已达到同步化的运行目的。总而言之，当正常运行以后，转速与正常转速相对接近时，利用励磁滑环，在转动中输送直流励磁电流，以将异步机直接转变为同步电动机。在励磁时，领前电流会被电动机取用，并在电网中输送无功功率。这种方法可以有效提高自然功率因数，并达到补偿其它设备功率因数的目的。

■2.2 功率因数的人工补偿方式

在评价电气设备的实际效率和使用情况时，配网功率因数会对其产生重要作用，电网的经济效益和安全也会通过功率因数得到有效判断。虽然自然功率因数能够对提高功率因数产生一定作用，但仅仅依靠它还不能达到正常功率因数标准，此时可以对补偿装置进行适当安装，将功率因数的提高通过人工补偿来直接实现。

首先进行电容器并联，在集中补偿时，安装电容器组会在总降压变电所6kW到10kW的母线上，以实现变电所整体功率因数的有效提高，继而达到平衡供电范围内无功功率的目的。需要分组补偿时，可以安装电容器组在终端变配电高压不同的母线之上，但需要保证是在比较低的功率因数情况下，即为分散补偿，其与集中补偿方式相比具有很大的相似度，但其特点是无功补偿的范围和容量不高，但在效果上却是立竿见影，继而被广泛应用于实践中。最后是就地补偿方式，其是通过将电容器组和电容器安装到电感性的设备周围，或者安装于异步电动机，达到无功补偿的效果，其也被称之为个别和单独补偿。就地补偿的优势在于能够有效提高用电设备的供电回路功率因数，并能对用电设备的电压质量有足够的保证，是目前小型和中型设备的常用方法。总之，如果能够有效结合集中、分组和就地三种补偿方式，并对其技术应用加以准确分析，将会取得效率与经济的进一步发展。

■2.3 静止无功补偿装置的应用

电容属于无功补偿装置中比较久远的，并具有固定的阻抗，其弊端就是不能根据无功需求而产生相应的变化，因此不能实现无功功率的动态补偿。随着我国电力系统的科技化发展，无功功率快速补偿的需求也在不断提高。同步调相机是相对基础的无功功率补偿装置。无功功率的产生是该装置的主要作用，属于同步电机的其中一种。同时，同步调相机也属于旋转电机，其缺点在于会在实际运行中产生很大噪音，并出现巨大的损耗，加上具有比较复杂的后期运行维护工作，以及十分缓慢的响应速度等缺陷，该装置已经在当前电力系统中逐渐淘汰。所以，静止无功补偿装置是目前电力系统使用最为广泛的一种。采用静止无功补偿装置不仅能够使高配终端电压得到提高，还能使电网功率因数得到有效提升。同时，这种补偿方式还有运行维护方便和利于集中管理等优势，但较大的设备投资是其相对明显的问题。

3.结束语

总而言之，随着我国经济的快速发展，也进一步带动了城镇化建设，居民的用电性质也根据市场的电器设备产生了相应的变化，使供电企业不得不对功率因数加以提高，这也能够说明不管是电力系统的供电设备还是发电，都会因为功率因数的高低产生直接影响。提高配网功率因数，不仅能够使有功功率得到有效提升，还能使无功功率的损耗得到明显下降，以为供电企业创造更加有力的经济效益和市场竞争力。

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