電力網中功率因數的提高探討

牛均蓮

【摘 要】當前，我國電力事業取得了巨大的發展成就。同時，電力系統日益重視提高供電質量，并增強供電可靠性。對電力網中功率因數進行提高，能促進輸配電線路增強其供電能力，并實現對網損的有效降低。本文簡述了提高電力網功率因數的意義，淺析了電力網功率因數的主要影響因素，探究了提高電力網功率因數的方法，以期為電力網功率因數的提高提供借鑒。

【關鍵詞】電力網;功率因數;提高

中圖分類號： TM714.3文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）14-0044-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.020

Discussion on the Improvement of Power Factor in Electric Power Network

NIU Jun-lian

（Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，China）

【Abstract】At present，China's electric power industry has made tremendous achievements in development.At the same time，the power system pays more and more attention to improving the quality of power supply and enhancing the reliability of power supply.Improving the power factor in the power network can promote the transmission and distribution lines to enhance their power supply capacity，and achieve an effective reduction of network losses.This paper briefly describes the significance of improving power factor of power network，analyses the main influencing factors of power factor of power network，and explores the methods of improving power factor of power network，in order to provide reference for improving power factor of power network.

【Key words】Power network;Power factor;Improvement

0 前言

近年來，社會用電需求量日益增加。在傳輸電能的過程中，極易產生電能損耗。對此，電力企業要采取有效措施地對電力網功率因數進行提高，促進電能電壓實際質量實現有效提高，并實現對電網損耗的有效降低，有效增強電力系統運行的安全性，最終增強自身的經濟效益。要明確電力網功率因數的主要影響因素，并立足于實踐，積極探究有效方法提高電力網功率因數。

1 提高電力網功率因數的意義

在交流電路中，功率因數是電壓與電流之間相位差？漬的余弦（cos？漬）;在數值上，功率因素是有功功率和視在功率的比值，即cos？漬=P/S[1]。

當電力網功率因數過低時，電力系統發電機需對無功功率進行多發，才能實現功率平衡，會對有功功率輸出產生直接影響，缺乏良好的經濟性，且會加劇線路損耗[2]。對電力網功率因數進行提高，能減少無功功率在遠距離輸送過程中產生的功率損失。線路輸送的無功功率越多，則產生的電壓損失越多。對電力網功率因數進行提高，能實現對電壓損耗的有效減少，并有效提高電壓質量。電力企業對電力網功率因數進行提高，能對投資進行有效減少，實現對生產成本的有效降低，能促進設備實際利用率實現大幅度提高，并實現對設備潛力的充分發揮。還能為設備創設良好的運行條件，有效實現安全生產。

2 電力網功率因數的主要影響因素

配電網涉及的各類電氣設備，諸如變壓器、日光燈、電動機、鈉燈、電焊機等投入運行后，將從電力網中對有功功率進行吸收以實現有效做功，還會對無功功率進行吸收，并形成相應磁場，這就造成自然功率因數相對較低，難以充分利用電網能量，且會增大電能損耗[3]。電力網功率因數的主要影響因素如下：

1）異步電動機

在電網中，動力負荷多數為異步電動機。異步電動機所消耗的無功功率主要包括兩部分，一是空載狀態下相應的無功功率，一是一定負載狀態下，無功功率相應的增加值，可從兩方面對異步電動機相應的功率因數進行提高：（1）盡量避免異步電動機保持空載運行;（2）盡量對負載率進行提高。在對異步電動機進行選擇時，要充分考慮其機械性能，并兼顧其電氣指標，對異步電動機的規格、型號以及容量進行合理選擇，防止異步電動機長期保持輕載運行。

2）電力變壓器

變電器在實施變電壓，或者對磁場進行構建并維持實現能量轉換的具體過程中，需對無功功率進行消耗。在空載狀態下，變壓器對無功功率的消耗量在消耗總量中占據的比例較大。對此，要對變壓器處于空載狀態時產生的無功損耗進行有效降低，防止變壓器長期保持空載運行或者低負載運行。

3）整流裝置

整流系統相應的網側電流并不屬于標準正弦波，整流變壓器將基波電流向電網進行輸送時，還會將諧波電流輸送至電網，嚴重運行并聯電容的實際運行。

4）供電電壓

供電電壓超出10%的額定值時，在磁路飽和造成的影響下，異步電動機以及變壓器等設備會增大其無功功率。當供電電壓比額定值低時，將減小其無功功率。此時，功率因數會出現一定程度的提升，但電壓出現降低，將導致電氣設備難以實現良好的正常運行。對此，要確保電力系統保持穩定的電壓，進而實現對功率因數的有效提高。

3 提高電力網功率因數的方法

3.1 提高自然功率因素

提高自然功率因數，是指不對補償裝置進行采用的情況下，通過對電力系統進行合理管理，實現對功率因數的有效提高。此類方法無需耗費額外支出，若難以取得明顯效果，可借助補償裝置對功率因數進行提高。

1）對異步電動機的具體型號以及實際容量進行正確選用

在用電終端設備中，異步電動機極為常見。大型機械在工業企業中的應用較多，會對功率因數產生重要影響。對此，要對異步電動機進行正確選用，促進對自然功率因數的有效提高。對異步電動機進行選擇，要將各項生產需求作為依據，對異步電動機的具體型號和實際容量進行合理選擇，要確保異步電動機保持高效運行，并對其負載率進行提高，增強運行的經濟性[4]。當條件允許時，可對同步電動機進行采用，實現對異步電動機的有效代替，借助同步電動機過激磁時超前的功率因素，對功率因數進行提供。另外，要強化對電動機的日常維護和定期檢修，促進電動機運行效率實現大幅度提高，并有效保障其運行質量，促進功率因數實現大幅度提高。

2）對變壓器進行合理選用

變壓器實際運行狀況也會對功率因數產生重要影響。要將單位電網呈現出的運行狀態作為依據，對變壓器進行合理選用。當變壓器保持60%到70%的負荷率時，變壓器呈現出的運行狀態最佳，且具有較高的經濟性和較大的功率因數。當變壓器負荷率超過30%時，可加強技術因素與經濟因素的有效結合，實現對變壓器的合理更換。當變壓器負荷率在30%以下時，具有較低的功率因數，極易增加電能損耗，要兼顧經濟和技術因素，對容量相同的變壓器進行合理更換，促進負荷率的有效提高，進而實現對功率因數的提高，并促進電網實際運行效率實現大幅度提高，并實現對能源損耗的有效降低[5]。

3）對工藝流程進行合理調整

要將電力系統相應的實際運行狀態作為依據，并結合生產需求，對工藝流程進行合理制定，有效增強機械設備運行的經濟性，避免機械設備出現空載運行，還能對空載自動延時斷電裝置進行安裝，有效實現經濟運行。

3.2 人工補償提高功率因數

1）電容器無功補償

借助人工補償對功率因數進行提高，主要是將電力電容器并聯于負載兩端。對于較多的感性負載，可將電力電容器并聯于負載兩端，能實現對線路總電壓以及線路總電流存在的相位差進行有效減小，進而促進功率因數實現提高。其原理如下圖1所示：

圖1 并聯電力電容器提高功率因數原理

在負載兩端，對電力電容器進行并聯，能實現對負載相應的功率因數角的有效減小，并實現對功率因數的增大。

另外，還能對各類人工補償裝置，諸如同步調相機、進相機以及可控硅靜止無功補償器等進行使用，促進對功率因數的有效提高。當前，將裝置裝設地點作為依據，可分為如下三種補償方式：一，高壓集中補償。此類補償方式，是在地面交配電所相應的6kV到10kV母線上，集中裝設電力電容器組，通常會對電容器室進行專門設置，并保持良好的通風，并對可靠性較強的放電設備進行配備。該方式僅能對6kV到10kV的母線前線路相應的無功功率進行補償，而無法對6kV到10kV母線后相應的電網用戶進行補償，難以取得良好的經濟效益。二，低壓成組補償。此類補償方式，是在車間變壓器相應的低壓母線上裝設電力電容器組或者無功補償裝置。該補償方式能實現對低壓母線前相應的主變壓器以及高壓配電線前相應線路和用戶的有效補償，具有較大的補償范圍，能實現對變壓器相應的視在功率的有效減小，并對小容量的變壓器進行選擇，具有較強的經濟性;在變電所相應的低壓配電室對相關裝置進行安裝，便于實施運行維護，在無功補償中占據著重要地位[6]。三，分散就地補償。此類補償方式在用電設備周圍分散地對移相電容器進行裝設。此類補償方式能實現對電容器具體安裝地點前全部高低壓線路以及變電所相應的主變壓器的有效補償，具有最大的補償范圍，且具有良好的補償效果。但是該補償方式耗費較大的設備投資，缺乏良好的經濟性，相關用電設備工作暫停時，一并將電容器切斷，利用率相對較低。

2）同步電動機補償

功率因數涉及的人工補償裝置，主要包括兩類：一，同步補償機，是指保持無載運行狀態的同步電動機，可將其視為無功功率發電機。同步補償機不僅能實現對功率因數的提高，還能實現對輸電線路實際電壓的有效調節。同步補償機具有如下特點：補償工作處于過激狀態下，具有較大的激磁電流，補償機本身會產生較大損耗;不會對機械負荷進行直接拖動，相對于同步電機，起動較為容易;相對于并聯電容器等補償裝置具有較高的造價，且設置有旋轉部分，維修呈現出較強的復雜性[7]。二，靜止補償器，是指借助電容器以及各類電抗器，實施無功靜止補償的相應裝置，能為電網有效提供容性無功功率以及感性無功功率。靜止無功補償裝置，主要通過無機械傳動部件對無功出力進行提供，主要構成部件包括晶匣管以及靜電電容器。

對補償設備進行選擇，不僅要對安全性進行充分考慮，還要結合實際情況，對無功功率自動補償控制器進行合理選擇，并對投入門限、過壓門限、投入延時、過壓延時、切除延時以及欠流切除等各項參數進行設定，實現對功率因數變化的自動跟蹤，并對電容器組進行合理選擇，對于超前功率因數，可將已投電容快速切除。通過對補償方式的合理組合，能實現對功率因數的最大化提升，并促進電力企業增強其經濟效益。

4 結語

綜上所述，提高電力網功率因數，能有效降低電網損耗，增強電力系統運行的安全性。電力網功率因數的主要影響因素包括異步電動機、電力變壓器、整流裝置、供電電壓等。提高電力網功率因數的方法主要包括兩類，一類是提高自然功率因數，包括對異步電動機的具體型號以及實際容量進行正確選用、對變壓器進行合理選用、對工藝流程進行合理調整。一類是人工補償提高功率因數，包括電容器無功補償、同步電動機補償。

【參考文獻】

[1]張寶權.電力網提高功率因數方法研究[J].民營科技， 2016（2）：25-25.

[2]周全龍.淺談電力網中功率因數的提高[J].學園，2015（28）：125-126.

[3]肖中波.電網無功補償的研究[J].電子世界，2017（1）：53-54.

[4]王宇峰.提高低壓電網功率因數的有效辦法[J].民營科技，2015（9）：2-2.

[5]侯光凱.淺析提高配網功率因數的措施[J].電子制作， 2017（4）：86-87.