功率因数提高对大铜公司的影响

倪成

摘 要：功率因数的高低涉及发电设备和用电设备等能否充分利用电能，提高功率因数可以充分利用电源设备的容量，改善供电质量，降低线路损耗，是缓和电能供需矛盾，减少企业经济支出的有效措施。因此，提高供电系统的功率因数有其重要意义。

关键字：功率因数 有功功率 无功功率 视在功率

以下，主要从线路有功损耗、变压器铜损、变压器容量三个方面介绍功率因数提高给公司带来的影响。

第一，线路有功损耗与功率因数的关系

由于线路使用的导线存在着电阻，电流通过线路时，线路自身要产生有功功率损耗，其有功功率损耗又与电流平方成正比，线路与输送一定的有功功率时，线路的电流又与功率因数成正比，所以，线路在输送一定的有功功率时，线路自身产生的有功功率损耗与功率因数的平方成反比，提高功率因数就能降低线路的有功功率损耗，由于输送一定负载时线路的有功功率损耗可以用下式表示：

提高功率因数前后线路的有功功率损耗可以分别表示为：

式中：△P—线路的有功功率损耗，KW

I—线路输送的电力，A

△P1、△P2—功率因数提高前后线路的有功功率损耗，KW cosφ1、cosφ2—无功补偿前后的功率因数

P—线路输送的有功功率，KW

R—线路的电阻，Ω

U—线路的额定电压，KV

根据式（3）（4）可知，功率因数提高后线路有功功率損耗下降的百分数可以表示为：

以公司35KV高压输电线路为例：

改造前的功率因数cosφ1为0.91，改造后的功率因数cosφ2为0.95以上，把这两个数据带入式（4），可以得出减少的有功线损为改造前的9.17%。那么改造前的线路有功损耗△P1为多少呢，根据公司的实际供电情况进行统计，日平均的有功功率P约为2500KW，线路电阻约为1.68Ω，额定电压V为35KV，将以上数据代入式（2）可知：改造前的线路有功损耗△P1约为10.35KW，那么改造后减少的线路有功损耗约为1KW。因此，就35KV这条输电线路而言，一年大概可以节约8760KW。

根据式（4）可知，改造前后功率因数差距越大，有功功率损耗下降的百分数就越大，这次功率因数改造的输电线路的功率因数绝大多数在0.85左右，改造以后功率因数都提高到了0.99，一共又改造了7条输电线路，所以经过功率因数整改，在线有功损耗上的节约是远大于8760KW的。

第二，变压器的铜损耗与功率因数的关系变压器在运行中，输出一定的有功功率时，其铜损耗和变压器所带的负荷视在功率的平方成正比，而视在功率又与变压器的功率因数成反比，即可表示为：

提高功率因数前后变压器的铜损耗可表示为：

式中S—变压器输出视在功率，KAV

S1、S2—提高功率因数前后变压器的视在功率，KVA

P—变压器输出的一定有功功率，KW

Pk—变压器铭牌额定铜损耗，KW

Pt1、Pt2—变压器在提高功率因数前后的铜损耗，KW

Se—变压器的额定容量，KVA

cosφ1、cosφ2—功率因数提高前后值

所以，提高功率因数前后的变压器实际的铜损耗下降百分数可以表示为：

以公司的总变为例：

改造前的功率因数cosφ1为0.91，改造后的功率因数cosφ2为0.95以上，把这两个数据带入式（9），可以得出减少的铜损为改造前的9.17%。因为变压器上的铭牌已经看不清楚了，所以在这里就不具体计算了，但是通过节约的百分数可知，提高功率因数节约的铜损也是很大的，况且这次整改了7台变压器的功率因数，也就是说7台变压器的铜损都有不低于9.17%的铜损节约。因此，提高功率因数对变压器铜损上的节约也是不小的。

第三，变压器需要容量与功率因数的关系

由于变压器在输出一定有功功率时，其需用容量（视在功率）与变压器的功率因数成反比，所以当变压器输出一定有功功率时，功率因数提高就能减少变压器的需用容量，从而提高变压器的供电能力。提高功率因数后减少变压器的使用容量△S可表示为：

式中，S1、S2—提高功率因数前后变压器的视在功率，KVA

P—变压器负载的有功功率，KW

cosφ1、cosφ2—功率因数提高前后值

以公司总变为例：

变压器平均负载的有功功率P约为2500KW，功率因数提高前后cosφ1、cosφ2分别为0.91和0.95，将以上数据带入式（11）可知，提高功率因数后减少变压器的使用容量△S约为120KVA，也就是说，总变在提高功率因数后可以多带120KW左右的负载。现在的供电负荷越来越重，变压器剩余的使用容量越来越小，尤其是在峰值的时候，变压器供电压力颇大，所以，提高功率因数降低变压器的使用容量可以减小变压器的供电压力，确保变压器可以更健康的

工作。

根据以上分析可以看出，提高功率因数对于节约电能，降低损耗，提高变配电设备的供电能力是极其有力的，因此，提高功率因数是非常有必要的。