提高功率因数的意义与无功补偿的实效

代利勇

摘 要：功率因数是反映电力系统负荷特性的一个特征量。功率因数是关系到电能质量、电网安全以及经济运行的一个重要指标，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。本文将结合我厂实际情况来说明提高功率因数的意义所在，讨论影响电力系统功率因数的重要因素，并提出通过无功补偿的解决措施，从理论上分析提高功率因数对于节约电能所起到的重要作用。

关键词：功率因数;提高;无功补偿;节能

功率因数的产生，主要体现在有功功率P、无功功率Q和视在功率S，这几个功率的关系：

（1）

而P与S之比即：

λ=cosφ=P/S （2）

λ被定义为电力网络的功率因数，其意义是线路的视在功率S供给有功功率的消耗所占百分数。在有功功率一定的情况下，无功功率越小、功率因数越大。无功功率是由电源通过电力网络送往负载，无功功率大量使用不但会引起电力系统电压波动，还会造成输电线路中功率损耗增大。通过合理配置无功功率补偿设备，提高系统的功率因数，可充分发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，提高用户用电设备的工作效率，达到降低损耗、节约电能目的。

1 影响功率因数的主要因素

耗用无功功率的设备大量使用，变压器无功功率消耗，变压器变压过程是由电磁感应来完成，由无功功率建立和维持磁场进行能量转换。没有无功功率，变压器无法变压和输送电能。变压器消耗无功功率主要部分是它的空载无功功率，为改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应长期空载运行。

供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响，当供电电压高于额定值10%，受磁路饱和影响，无功功率增长很快，据资料统计，当供电电压为额定值110%时，一般工厂无功功率将增加35%左右。当供电电压低于额定值，无功功率也相应减少而使它们功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应采取措施使电力系统供电电压尽可能保持稳定。

2 提高功率因数：并联电容器进行无功补偿

提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各个部分所需无功功率，使电力系统在输送一定有功功率时，可降低其中通过的无功电流。提高功率因数，最经济、最常用的方法就是与电感性负载并联电容器。当电感和电容并联接在同一电路时，电感吸收功率时正好电容放出能量，电感放出能量时正好电容吸收功率，能量在它们之间相互交换，即感性负荷所需无功功率，可由电容器的无功输出得到补偿，这就是并联电容器无功补偿作用。并联电容器C与供电设备（如变压器）或负荷（如电动机）并联，则供电设备或负荷所需要的无功功率，全部或部分由并联电容器供给，即并联电容器发出的容性无功，可以补偿负荷所消耗的感性无功。

3 应用实效

我厂动力车间有110kV变电站、35kV区域变电站和自备电站各一座。110kV变电站为电力调度中心，全面协调、监控我厂高压用电情况，35kV区域变电站和自备电站对高压供电也有举足轻重的作用，合理掌控这三个站发、配电情况，对全厂电力系统经济、安全供电起到关键作用。为提高电压质量、节约电能、完成电力部门规定的功率因数指标（大于0.95），电力调度中心在保障全厂供电安全情况下，根据系统电压和功率因数的变化情况、及时投、切110kV变电站和35kV变电站电容组，调节自备电站发电机的无功负荷，基本上把功率因数控制在0.95-0.98之间。

4 节能效益计算

通过无功补偿的方式来提高系统的功率因数，提高了电压质量，减少线路功率损耗，节省大量电能。具体计算过程：无功功率经济当量表示电力系统每减少1kvar无功功率，相当于电力系统所减少的有功功率损耗kW数，其符号为Kq。Kq值与电力系统的容量、结构及计算点与电源的相对位置等多种因素有关：

工厂变配电中，无功功率经济当量：Kq=0.02～0.15（平均取Kq=0.1）;发电机电压直配工厂：Kq=0.02～0.04;两级变压工厂：Kq=0.05～0.08;三级及以上变压工厂：Kq=0.1～0.15。

我厂9月份节约有功功率为：

E=Qc总*Kq*h总=（2670+2670+1780+2670+1035+1085）*0.1*720=857520（kWh）。

Qc总-110kV站、35kV站、自备电站无功补偿总量;E-计算期内的有功功率;Kq-取0.1;h总-9月份机组运行时间。

我厂9月份无功补偿情况，110kV站、35kV站、自备电站无功补偿量见下表。如不考虑其他因素，单方面从无功功率经济当量考虑，通过计算得知9月份通过无功补偿节约电量857520（kWh），按照每度电0.65元计算、节约电费557388元，节能效益十分可观。

综上所述、进行无功补偿提高功率因数，降低了电网损耗、改善了电压质量，而且为企业节约大量电费，随着企业发展壮大要及时合理的布置无功补偿装置，为提高企业的经济效益贡献一份力量。

參考文献：

[1]雍静.供配电系统[M].北京：机械工业出版社，2011（9）.

[1]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，2006.