浅谈影响功率因数的因素和提高功率因数的效益

浅谈影响功率因数的因素和提高功率因数的效益

马玉林

马玉林

厦门立宁电力建设工程有限公司福建厦门361101

摘要：功率因数是指电力网中线路的有功功率和视在功率的比值，用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的正常运行，有着显著的影响。

关键词：功率因数有功功率视在功率

1.前言

功率因数是指电力网中线路的有功功率和视在功率的比值。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的正常运行，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。一般情况下，当供电电压为额定值的110%时，企业的无功功率将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压的降低会影响电气设备的正常工作。因此，对于全国广大供电企业来说，若能有效的搞好低压补偿，使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。不但可以减轻上一级电网补偿的压力，提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。

2.影响功率因数的因素

首先我们来了解功率因数产生的主要原因。功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当时，则其功率因素=1。因此提高功率因数问题的实质就是减小用电设备的无功功率需要量。

一是采用大量的感性设备。如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。

二是电感性设备配套不合适和使用不合理。电感性用电设备配套不合适和使用不合理，造成用电设备长期轻载或空载运行，致使无功功率的消耗增大。异步电动机空载时消耗的无功功率约占电动机总武功消耗的60%-70%。当电动机长期处于轻载或空载时，其消耗的无功功率占电动机总无功消耗的比重更大。

三是变压器的负荷和年利用小时数过低。变压器的负荷率和年利用小时过低，造成过多消耗无功功率。一般情况下，变压器的无功消耗为其额定的11%-14%；空载时的无功消耗约是满载时的1/3。所以，负荷率和利用小时数低，就会无谓的消耗无功功率

四是线路中的无功功率损耗。高压输电线路的感抗值比电阻值大好几倍。如110KV线路的感抗值是电阻值的2-2.5倍，220KV线路的感抗值是电阻值的4.5-6倍。因此线路中的无功功率损耗是有功损耗的数倍。

五是无功补偿设备的容量不足。企业用电设备所消耗的无功功率主要靠发电机供给，致使输变电设备的无功功率消耗很大。

3.提高功率因数的效益

提高功率因数的意义如下：一是提高功率因数可以降低线路损耗；二是提高功率因数可改善电压质量；三是提高功率因数可以减少设备容量并提高设备供电能力；四是提高功率因数，节省用电企业的电费开支。

电动机等电动性电气设备，投入运行了3个月后，不仅要吸收有功功率用于做功，而且还要吸收无功功率建立磁场，因此，电力用户的功率因数一般都比较低，我国电力部门对工业用电规定了功率因数必须达到的标准，之所以做出规定并按标准考校工厂等用户情况，是因为功率因数是一个重要的用电指标，提高功率因数的意义如下：

（1）提高功率因数可以减少功率损耗，如果输电线给导线电阻为R，则其功率耗损为：

△P＝（KW）……（1）式

式中：

P—有功功率（KW）

U—线电压（W）

—电力线输送负荷的功率因数

由（1）式可以看出，在有功功率一定的情况下，越低功率损耗也越大，设法将提高，就可使△P减小。

（2）提高功率因数可减少电力线路的电压损失。

（3）提高功率因数可以提高设备利用率。一台额定容量为的变压器，能够输出的有功率最大值为

……………………………………（2）式

由（2）式看出，越高，就越大，变压器输送的有功电能也就越多。也就是说，提高后，变压器可以支持更多的用电设备。

（4）提高功率因数，可以减少电流，有可能使变电设备和配电线路降低容量等级。

4.小结

在现阶段，由于电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程不，不仅需要向电力系统吸收有功功率用于做功，而且还要吸收无功功率建立磁场，目前我国绝大多数企业能?自己变电系统中的功率?数补偿到0.9以上的规定指标，以免被罚款。这就是说在功率因数的补偿工中，他们的集中补偿做的不错，但仍有部分企业的分组补偿和就地补偿做的就差些了，或根本就没做，补偿好的单位，其主变压器的二次端至各车间的输配电线路的功率因数基本上在0.9以上，而补偿差些的单位其输配电线路大部分功率因数在0.6以下。

参考文献：

［1］卢文鹏、刘晓春．企业供电系统及运行［M］.北京：中国电力出版社；2007

［2］靳龙章、丁毓山.电网无功补偿实用技术［M］.北京：中国水利水电出版社，1997