提高功率因數的意義與無功補償的實效

代利勇

摘 要：功率因數是反映電力系統負荷特性的一個特征量。功率因數是關系到電能質量、電網安全以及經濟運行的一個重要指標，對于電力系統發、供、用電設備的充分利用，有著顯著的影響。本文將結合我廠實際情況來說明提高功率因數的意義所在，討論影響電力系統功率因數的重要因素，并提出通過無功補償的解決措施，從理論上分析提高功率因數對于節約電能所起到的重要作用。

關鍵詞：功率因數;提高;無功補償;節能

功率因數的產生，主要體現在有功功率P、無功功率Q和視在功率S，這幾個功率的關系：

（1）

而P與S之比即：

λ=cosφ=P/S （2）

λ被定義為電力網絡的功率因數，其意義是線路的視在功率S供給有功功率的消耗所占百分數。在有功功率一定的情況下，無功功率越小、功率因數越大。無功功率是由電源通過電力網絡送往負載，無功功率大量使用不但會引起電力系統電壓波動，還會造成輸電線路中功率損耗增大。通過合理配置無功功率補償設備，提高系統的功率因數，可充分發揮發、供電設備的生產能力、減少線路損失、改善電壓質量，提高用戶用電設備的工作效率，達到降低損耗、節約電能目的。

1 影響功率因數的主要因素

耗用無功功率的設備大量使用，變壓器無功功率消耗，變壓器變壓過程是由電磁感應來完成，由無功功率建立和維持磁場進行能量轉換。沒有無功功率，變壓器無法變壓和輸送電能。變壓器消耗無功功率主要部分是它的空載無功功率，為改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應長期空載運行。

供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大影響，當供電電壓高于額定值10%，受磁路飽和影響，無功功率增長很快，據資料統計，當供電電壓為額定值110%時，一般工廠無功功率將增加35%左右。當供電電壓低于額定值，無功功率也相應減少而使它們功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應采取措施使電力系統供電電壓盡可能保持穩定。

2 提高功率因數：并聯電容器進行無功補償

提高功率因數的途徑主要在于如何減少電力系統中各個部分所需無功功率，使電力系統在輸送一定有功功率時，可降低其中通過的無功電流。提高功率因數，最經濟、最常用的方法就是與電感性負載并聯電容器。當電感和電容并聯接在同一電路時，電感吸收功率時正好電容放出能量，電感放出能量時正好電容吸收功率，能量在它們之間相互交換，即感性負荷所需無功功率，可由電容器的無功輸出得到補償，這就是并聯電容器無功補償作用。并聯電容器C與供電設備（如變壓器）或負荷（如電動機）并聯，則供電設備或負荷所需要的無功功率，全部或部分由并聯電容器供給，即并聯電容器發出的容性無功，可以補償負荷所消耗的感性無功。

3 應用實效

我廠動力車間有110kV變電站、35kV區域變電站和自備電站各一座。110kV變電站為電力調度中心，全面協調、監控我廠高壓用電情況，35kV區域變電站和自備電站對高壓供電也有舉足輕重的作用，合理掌控這三個站發、配電情況，對全廠電力系統經濟、安全供電起到關鍵作用。為提高電壓質量、節約電能、完成電力部門規定的功率因數指標（大于0.95），電力調度中心在保障全廠供電安全情況下，根據系統電壓和功率因數的變化情況、及時投、切110kV變電站和35kV變電站電容組，調節自備電站發電機的無功負荷，基本上把功率因數控制在0.95-0.98之間。

4 節能效益計算

通過無功補償的方式來提高系統的功率因數，提高了電壓質量，減少線路功率損耗，節省大量電能。具體計算過程：無功功率經濟當量表示電力系統每減少1kvar無功功率，相當于電力系統所減少的有功功率損耗kW數，其符號為Kq。Kq值與電力系統的容量、結構及計算點與電源的相對位置等多種因素有關：

工廠變配電中，無功功率經濟當量：Kq=0.02～0.15（平均取Kq=0.1）;發電機電壓直配工廠：Kq=0.02～0.04;兩級變壓工廠：Kq=0.05～0.08;三級及以上變壓工廠：Kq=0.1～0.15。

我廠9月份節約有功功率為：

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

Qc總-110kV站、35kV站、自備電站無功補償總量;E-計算期內的有功功率;Kq-取0.1;h總-9月份機組運行時間。

我廠9月份無功補償情況，110kV站、35kV站、自備電站無功補償量見下表。如不考慮其他因素，單方面從無功功率經濟當量考慮，通過計算得知9月份通過無功補償節約電量857520（kWh），按照每度電0.65元計算、節約電費557388元，節能效益十分可觀。

綜上所述、進行無功補償提高功率因數，降低了電網損耗、改善了電壓質量，而且為企業節約大量電費，隨著企業發展壯大要及時合理的布置無功補償裝置，為提高企業的經濟效益貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]雍靜.供配電系統[M].北京：機械工業出版社，2011（9）.

[1]邱關源.電路[M].北京：高等教育出版社，2006.