提高功率因數(shù)的意義與無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)效

代利勇

摘 要：功率因數(shù)是反映電力系統(tǒng)負(fù)荷特性的一個(gè)特征量。功率因數(shù)是關(guān)系到電能質(zhì)量、電網(wǎng)安全以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。本文將結(jié)合我廠實(shí)際情況來(lái)說(shuō)明提高功率因數(shù)的意義所在，討論影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的重要因素，并提出通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕鉀Q措施，從理論上分析提高功率因數(shù)對(duì)于節(jié)約電能所起到的重要作用。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù);提高;無(wú)功補(bǔ)償;節(jié)能

功率因數(shù)的產(chǎn)生，主要體現(xiàn)在有功功率P、無(wú)功功率Q和視在功率S，這幾個(gè)功率的關(guān)系：

（1）

而P與S之比即：

λ=cosφ=P/S （2）

λ被定義為電力網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，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?jǐn)?shù)。在有功功率一定的情況下，無(wú)功功率越小、功率因數(shù)越大。無(wú)功功率是由電源通過(guò)電力網(wǎng)絡(luò)送往負(fù)載，無(wú)功功率大量使用不但會(huì)引起電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)，還會(huì)造成輸電線路中功率損耗增大。通過(guò)合理配置無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可充分發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、改善電壓質(zhì)量，提高用戶(hù)用電設(shè)備的工作效率，達(dá)到降低損耗、節(jié)約電能目的。

1 影響功率因數(shù)的主要因素

耗用無(wú)功功率的設(shè)備大量使用，變壓器無(wú)功功率消耗，變壓器變壓過(guò)程是由電磁感應(yīng)來(lái)完成，由無(wú)功功率建立和維持磁場(chǎng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。沒(méi)有無(wú)功功率，變壓器無(wú)法變壓和輸送電能。變壓器消耗無(wú)功功率主要部分是它的空載無(wú)功功率，為改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)長(zhǎng)期空載運(yùn)行。

供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大影響，當(dāng)供電電壓高于額定值10%，受磁路飽和影響，無(wú)功功率增長(zhǎng)很快，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值110%時(shí)，一般工廠無(wú)功功率將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值，無(wú)功功率也相應(yīng)減少而使它們功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)采取措施使電力系統(tǒng)供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

2 提高功率因數(shù)：并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償

提高功率因數(shù)的途徑主要在于如何減少電力系統(tǒng)中各個(gè)部分所需無(wú)功功率，使電力系統(tǒng)在輸送一定有功功率時(shí)，可降低其中通過(guò)的無(wú)功電流。提高功率因數(shù)，最經(jīng)濟(jì)、最常用的方法就是與電感性負(fù)載并聯(lián)電容器。當(dāng)電感和電容并聯(lián)接在同一電路時(shí)，電感吸收功率時(shí)正好電容放出能量，電感放出能量時(shí)正好電容吸收功率，能量在它們之間相互交換，即感性負(fù)荷所需無(wú)功功率，可由電容器的無(wú)功輸出得到補(bǔ)償，這就是并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償作用。并聯(lián)電容器C與供電設(shè)備（如變壓器）或負(fù)荷（如電動(dòng)機(jī)）并聯(lián)，則供電設(shè)備或負(fù)荷所需要的無(wú)功功率，全部或部分由并聯(lián)電容器供給，即并聯(lián)電容器發(fā)出的容性無(wú)功，可以補(bǔ)償負(fù)荷所消耗的感性無(wú)功。

3 應(yīng)用實(shí)效

我廠動(dòng)力車(chē)間有110kV變電站、35kV區(qū)域變電站和自備電站各一座。110kV變電站為電力調(diào)度中心，全面協(xié)調(diào)、監(jiān)控我廠高壓用電情況，35kV區(qū)域變電站和自備電站對(duì)高壓供電也有舉足輕重的作用，合理掌控這三個(gè)站發(fā)、配電情況，對(duì)全廠電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全供電起到關(guān)鍵作用。為提高電壓質(zhì)量、節(jié)約電能、完成電力部門(mén)規(guī)定的功率因數(shù)指標(biāo)（大于0.95），電力調(diào)度中心在保障全廠供電安全情況下，根據(jù)系統(tǒng)電壓和功率因數(shù)的變化情況、及時(shí)投、切110kV變電站和35kV變電站電容組，調(diào)節(jié)自備電站發(fā)電機(jī)的無(wú)功負(fù)荷，基本上把功率因數(shù)控制在0.95-0.98之間。

4 節(jié)能效益計(jì)算

通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，提高了電壓質(zhì)量，減少線路功率損耗，節(jié)省大量電能。具體計(jì)算過(guò)程：無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量表示電力系統(tǒng)每減少1kvar無(wú)功功率，相當(dāng)于電力系統(tǒng)所減少的有功功率損耗kW數(shù)，其符號(hào)為Kq。Kq值與電力系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)及計(jì)算點(diǎn)與電源的相對(duì)位置等多種因素有關(guān)：

工廠變配電中，無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量：Kq=0.02～0.15（平均取Kq=0.1）;發(fā)電機(jī)電壓直配工廠：Kq=0.02～0.04;兩級(jí)變壓工廠：Kq=0.05～0.08;三級(jí)及以上變壓工廠：Kq=0.1～0.15。

我廠9月份節(jié)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(wú)功補(bǔ)償總量;E-計(jì)算期內(nèi)的有功功率;Kq-取0.1;h總-9月份機(jī)組運(yùn)行時(shí)間。

我廠9月份無(wú)功補(bǔ)償情況，110kV站、35kV站、自備電站無(wú)功補(bǔ)償量見(jiàn)下表。如不考慮其他因素，單方面從無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量考慮，通過(guò)計(jì)算得知9月份通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償節(jié)約電量857520（kWh），按照每度電0.65元計(jì)算、節(jié)約電費(fèi)557388元，節(jié)能效益十分可觀。

綜上所述、進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)損耗、改善了電壓質(zhì)量，而且為企業(yè)節(jié)約大量電費(fèi)，隨著企業(yè)發(fā)展壯大要及時(shí)合理的布置無(wú)功補(bǔ)償裝置，為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益貢獻(xiàn)一份力量。

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