提高功率因數在電費服務中的實踐

[摘要]當前我國社會經濟不斷發展，工業用電和居民用電都在不斷增長，所以電費也成為居民支出和企業成本中的重要組成部分。根據電費服務中的實踐，功率因數和電費存在一定的關聯，所以本文針對功率因數的含義，重點分析了提高功率因數的方法，并提出其實際實施手段，以期促進我國供電企業電費服務水平的提高。

[關鍵詞]功率因數；無功補償；電費服務

引言

目前，供電過程中用戶使用的大部分負載被稱為感性負載，而感性負載不僅從電網中吸收有功功率，還與電源進行能量交換，但是這部分能量由于不做功所以被稱為無功功率。對于供電設備來說，負載的功率因數降低，會導致負載吸收的有功功率也變小，這意味著電設備中只有小部分的容量被利用，而剩下大部分則是在負載和電源間進行無用的功率轉換。因此為了提高供電設備的利用效率，進而提升供電企業的電費服務水平和質量，必須研究提高功率因數的方法。

一、提高功率因數方法的理論分析

首先，設電路中有功功率P與功率S的比值和功率因數cosф相等，那么可以得到如下公式：

在以上公式中，角度ф是功率因數角的意思，所以ф也是供電端電壓與電流形成為相位差角。而本文探討的提高功率因數cosф的方法就是建立在縮小電路端電流與電壓之間相位差角的基礎上。在當前的工業用電和居民用電中，感性負載占總負載的絕大部分，比如感應電機、鐵路機車、路燈電路等設備上的負載。這些設備的等效電路情況如圖1所示，顯而易見，可以采取并聯適當電容器來達到無功補償的效果，并進而實現提高功率因數的目的，正如圖1中虛線表示的方法。

圖1 感性負載等效電路示意圖

此外，感性負載電流與電壓的相量情況如圖2所示。黨并聯電容器不存在時，總的電流相量用I載來表示，而ф1則是用來表示落后的電壓相量，因此相量I載能夠分成無功分量IL和有功分量Ir兩部分，并且有功分量是固定的。在此基礎上應用并聯電容器的原理，通過增大Ic來補償無功分量IL，那么總電流的相量就降低到I總，因為這個時候總電流相量明顯落后電壓相量的減少量，電路的功率因數必然得到提高。

經過以上分析，可以發現并聯電容器能夠達到提高功率因數的目的，就圖2而言，就是利用電流Ic來補償感性負載電路下的無功分量IL，因此電容器容量能夠決定電容電流Ic的大小。當Ic>IL時，功率因數會出現降低的情況，而當Ic

圖2 感性負載電壓電流相量示意圖

二、供電實際中提高功率因數的措施

1、提高負載的自然功率因數

為了達到提高負載自然功率因數的要求是，可以采取改造負載設備的方法。比如在處理電焊機這一類的感性負載設備時，不僅增加兩個電抗繞組在該設備的變壓器上，還要對鐵芯柱的匝數進行有效匹配，從而產生兩個方向相反、大小相等的磁通，這樣電抗繞組中的電抗就可以用來抵消電焊機自身繞組的電抗，從而進行無功補償并實現提高功率因數的目標。另一方面，在處理電動機這一類設備的感性負載時，額定負荷其功率因數一般大于0.8，空載時的功率因數則在0.2—0.3之間，所以負載與功率因數存在緊密的關系。因此提高電動機功率因數的方法分為以下兩個方面：當電動機容量與負載相互匹配時，盡量避免“大馬駕小車”情況的出現；如果實際負載不超過額定負載的30%時，在啟動、運行時最好采取減壓啟動、運行的方式。

2、人工補償

人工補償也是提高功率因數，充分利用電能的重要手段。所以供電企業在實際的電費服務中推廣應用人工補償措施，也就是在供電電路中并接電容器的方法。該方法能夠利用靜態的或者電磁的接觸器與電網相連接，并達到提高功率因數的要求。

2.1單個設備補償

單個設備補償需要供電企業在用電設備周圍裝設電容器組，而電容器組的數量由用電設備的無功功率需要量決定。這些電容器組能夠與用電設備達到同時運行或者斷開的要求。目前，單個設備補償法主要適用于電壓電網中，而且有著很高的補償效果。但是單個設備的安裝使用也存在利用率低的缺點，并且電網中過多的電容器也會引發諧振的風險，影響電網運行的穩定。所以供電企業在單個設備補償工作中，應保持適度、適量的原則，盡量保障電容器組可以發揮最大的電能補償效用。

2.2分段補償

相對于單個設備補償的方法，分段補償法是把電容器組安裝到變電所或者配電室各分路出線上，并使電容器組和部分負荷發生同時切入或者切除的變動。對于供電企業而言，該方法可以集中安裝，對各個電路設備進行分段補償，所以不僅利用效率提高了，整體補償效果也較高，可以再變電所及配電室上使用該方法，以此提高它們的功率因數。

2.3全局補償

全局補償法是將電容器組安裝到變電所低壓或者高壓母線上，并根據配電所的總無功負荷的大小來配置電容器組的容量。全局補償法相對于以上兩種方法，利用率明顯提高，并且因為電容器組安裝在高壓或者低壓的母線上，所以全局補償法能夠有效降低電網、用戶電壓器以及供電設備的無功負荷。但是該方法也存在一定局限性，并且只能滿足供電企業降低輸送無功功率給用戶的需要，對于用電戶內部而言，配電網路內部的無功電流沒有因為無功功率的降低而減少，線路損耗引發的電費支持也沒有被降低，所以全局補償方法只對變壓器附近的負載補償有明顯的效果，對于用戶內部的負載補償相對不明顯。

因此，目前提高功率因數的手段方法比較多樣，但是任何方法的運用都必須以最大限度提高功率，促進電網利用效率和供電企業電費服務水平提升為主要目標。所以供電企業在運用人工補償法來提高功率因數時，要結合各個地區、用戶的實際情況，選擇并組合合適的人工補償方法，以此提高用電設備的利用效率，減少工業和居民的用電費用支出。

三、提高功率因數在電費服務中應用及意義

1、提高功率因數可以降低線路損耗

在用戶電費中，線路損耗的多少有著不小的影響。因此提高功率因數后，可以相應縮小供電線路中的總電流量。而且功率因數和總電流之間存在反比例關系，也就是說功率因數越高，總電流也就越低，在此情況下，輸電線路中的電壓會降低并減小熱損耗。因此提高功率因數可以降低線路損耗，促使用戶利用電能效率的提高，使電費可以更準確的反應用戶的實際用電量。

2、提高功率因數能夠改善供電質量

對于供電企業來說，優質的供電質量是電費服務水平的重要體現。在供電線路中，感性負載與電源交換的能量一般是無功功率，而有功功率是負載上消耗的能量。所以當電壓和有功功率固定時，電流和功率因數之間成反比關系。功率因數越低時，相應線路上的無功功率則越大，所以線路上流經的電流也就越大。因為線路會存在一定阻抗，在電流經過時會損失一定的電壓，造成電路電壓下降。所以功率因數變高的話，就意味著線路上的無功功率變小，因此可以促進線路末端電壓的平穩，并達到改善供電質量的目的。

3、提高功率因數可以減少企業電費支出

根據我國電力企業聯合會2013年提供的統計數字表明，我國企業用電量占全社會用電量的結構比重已經從2012年的70.04%上升到2013年的73.94%，因此企業用電是占了整個社會用電規模的絕大部分，也是供電企業電費服務的重點對象。在目前的用電企業中，電力設備多采用感性設備，導致電網傳輸需要大量的無功功率。假設自然平均功率因數在0.7到0.8之間，則企業消耗的無功功率可以占到有功功率的60%到80%，因此只要將企業用電的功率因數提高到0.95所有，無功消耗只會占到30%左右的有功消耗，這會給企業節約大量的電費開支。所以提高功率因數能夠明顯提升企業的經濟效益，并且在我國的電價制度中，為了促進企業的合理用電，對不同企業的功率因數制定了不同的數值，如果企業的功率因數低于規定的數值，電費價格也會上升，反之則會相應的降低。因此，供電企業為了提升電費服務水平和質量，可以為企業提高功率因數提供必要的技術支持，促使企業用電上功率因數的提高，達到降低用電成本的目的。

結語

綜上所述，提高功率因數在供電企業電費服務中具有廣闊的應用空間，并且對供電企業提升電費服務水平和質量有著重要的積極意義。因此，相關部門和人員應積極進行提高功率因數技術的研究，促進該方法的實踐與應用，推動我國供電行業的穩定發展。

參考文獻

[1]王明生，焦陽，董興文.提高功率因數的意義及應用[J].科技信息，2012（10）.

[2]張會娜.電網功率因數的分析及改善[J].煤礦機械，2011（7）.

[3]蘇燕.提高功率因數在電費及供電服務中的作用[J].技術與市場，2011（10）.