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1 功率因數

有功功率是視在功率的一部分，有功功率在視在功率中所占的比重稱為功率因數。有功功率、無功功率、視在功率和功率因數之間的關系可用下列公式表示：

cos∮=P/S

式中：S---視在功率；kV.A，P---有功功率；kW，Q---無功功率，kvar；cos∮---功率因數；∮---視在功率與有功功率的夾角。

2 影響企業功率的因素

（1）異步電動機空載時消耗的無功功率約占電動機總無功消耗的60%～70%。電感性用電設備配套不合適和使用不合理會造成用電設備長期輕載或空載，致使無功功率的損耗增大。（2）變壓器的負載率和年利用小時數過低，會造成過多消耗無功功率。（3）線路中的無功功率損耗。高壓輸電線路的感抗值比電阻值大好幾倍，因此無功功率損耗是有功功率損耗的數倍。（4）大量采用電感性用電設備，如異步電動機、變流電焊機等。

3 提高功率因數的效益

3.1 降低損耗

提高功率因數，可降低線路與變壓器的可變有功功率損耗。當負荷電流通過線路和變壓器時，造成的可變有功功率損耗可按下列公式計算：P=3I2R×10-3=（P2/U2cos2∮）R×10-3（KW）

式中：I----線路與變壓器通過的電流（安培）；R---線路與變壓器每相等值電阻（歐姆）；P---線路與變壓器輸送的有功功率（千瓦）；U---電網線電壓（千伏）；cos∮---負荷功率因數。由上式可知，電網電壓和輸送功率不變時，提高負荷的功率因數可以減少負荷的無功功率損耗，使負荷電流減小，能達到了節能降損的目的，從而取得降低電網可變有功功率損耗的顯著效益。

3.2 提高功率因數可減少電網設備容量，提高電網及設備的有效出力

視在功率為：=P/cos∮

由上式可知，在輸送同樣的有功功率情況下，采用無功補償措施提高負荷的功率因數后，設備的裝見容量（視在功率S）可以減少。當設備裝見容量已給定，提高負荷功率因數后，可以提高電網的輸送能力或設備的有效出力。

3.3 改善用戶電壓質量，提高用電設備的經濟運行水平。

電力用戶的電壓降低是由于線路和變壓器損失造成的。電壓損失由下式表示：U=（PR+QX）/UN

式中：U---電壓損失；P---電網輸送的有功功率；Q---電網輸送的無功功率；R---線路與變壓器的等值電阻；X---線路與變壓器的等值電電抗；UN---線路的額定線電壓。由上式可見，提高負荷的功率因數可以減少線路和變壓器的無功功率的輸送，從而減少電網的電壓損失，有效地改善和提高末端用戶處電壓水平，使用電設備的經濟運行水平也得到提高。

3.4 節省用戶的電費開支

根據相關規定，設備容量在100KVA及以上用戶需安裝無功計量裝置，計收力率調整電費。供電企業每月計收100KVA及以上用戶電費時，根據計算的功率因數，高于或低于規定標準時，在按照規定的電價計算出其當月電費后，再按照“功率因數調整電費表”所規定的百分數增減電費。

4 功率因數標準值及其適用范圍：

（1）功率因數標準0.90，適用于160千伏安以上的高壓供電工業用戶。裝有帶負荷調整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站。（2）功率因數標準0.85，適用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工業用戶，100千伏安（千瓦）及以上的非工業用戶和100千伏安（千瓦）及以上的電力排灌站。（3）功率因數標準0.80，適用于100千伏安（千瓦）及以上的農業用戶和躉售用戶，但大工業用戶未劃由電業局直接管理的躉售用戶，功率因數標準為0.85。

5 無功補償的方式

（1）集中補償：將電容器集中安裝中變電所的10（6）KV母線側。其優點是：可以減少主變壓器和輸電線路的負荷，彌補10KV及以下線路分散安裝電力電容器容量的不足。可以通過電容器組的投切進行電壓調整，同時便于維護。其缺點是：不能減少配電網的負荷，降低線損的效果不如分散補償。補償容量的確定：一般可按主變壓器容量的25～30%考慮。當主變壓器負載較輕時，可按所帶負載的20～30%配置。（2）分散補償。分散補償電容器組要合理分布安裝，安裝點的電壓水平應不超過電容器額定電壓值的1.05倍，一般應位于分支線長率的1/3～2/3之間。（3）就地補償。將電容器直接并聯在用電設備旁。其優點是可以減少低壓配電線路的導線截面和配電變壓器的容量，具有最佳調壓和降損效果。缺點是對一些年運行小時少的設備，補償電容器利用率不高。

6 無功補償容量的確定

用計算法求電容器容量：Q=Pav（tg∮1-tg∮2）

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影響我廠功率因數的主要原因及對策：

一、異步電動機對功率因數的影響

我廠絕大部分動力負荷都是異步電動機， 異步電動機轉子與定子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素，而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。因此，在選擇異步電動機時，既要注意它們的機械性能，又要考慮它們的電器指標，合理選擇異步電動機的型號、規格和容量，使其處于經濟運行狀態，若電動機長期處于低負載下運行，既增大功率損耗，又使功率因數和效率都顯著惡化。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確的合理的選擇電動機的容量。其次，要提高異步電動機的檢修質量，因為異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動時對異步電動機無功功率的大小有很大的影響。

二、電力變壓器對功率因數的影響

電力變壓器的無功功率消耗，是由于變壓器的變壓過程是由電磁感應來完成的，是由無功功率建立和維持磁場進行能量轉換的。沒有無功功率，變壓器就無法變壓和輸送電能。變壓器消耗無功的主要成分是它的空載無功功率，提高變壓器的功率因數就必須降低變壓器的無功損耗，避免變壓器空載運行或長期處于低負載運行狀態。

三、整流裝置對功率因數的影響

單就整流系統而言，其功率因數可達到0.95，但是由于整流系統網側電流不是正弦波，整流變壓器除向電網吸取基波電流外，還向電網送出諧波電流，嚴重影響并聯電容的運行。盡可能減少諧波分量的產生是消除整流裝置對功率因數補償設備影響的根本辦法。整流機組的網側諧波分量與等效相數有密切關系，提高等效相數是抑制諧波產生的有效措施。我公司整流系統共有四臺整流變壓器，為提高等效相數，我們分別將整流變壓器接成/和Y/，從而組成12相整流系統，這時單套6脈波整流的工作原理不變，只是一臺整流變壓器通過Y/移相使5，7，17，19……次諧波相互抵消，注入系統的只有12K±1次特征諧波，在不增加設備的前提下，達到了最大限度抑制諧波分量，減少了諧波分量對電容運行的影響的目的。

我廠對提高功率因數采取的措施

提高自然功率因數

提高自然功率因數主要是靠提高變壓器、電動機負載率、調整負荷結構，使功率因數達到最佳。

二、并聯移相電容提高功率因數

由于我公司實際生產工藝中沒有使用同步電機，所以我們采用并聯移相電容器的方式進行功率因數補償。

（一）、補償方式的選擇：

根據移相電容器在工廠供電系統中的裝設位置，有高壓集中補償、低壓成組補償和低壓分散補償三種方式。

高壓集中補償是將高壓移相電容器集中裝設在變配電所的10KV母線上，這種補償方式只能補償10KV母線前（電源方向）所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內線路沒有得到無功補償，所以這種補償方式的經濟效果較后兩種補償方式差。同時因我廠存在整流裝置，雖然我們對其進行了調整，但仍然不能完全避免諧波分量的產生。如采用高壓集中補償，會對高壓電容器的安全運行造成嚴重影響。

低壓分散補償，又稱個別補償，是將移相電容器分散地裝設在各個車間或用電設備的附近。這種補償方式能夠補償安裝部位前的所有高低壓線路和變電所主變壓器的無功功率，因此它的補償范圍最大，效果也較好。但是這種補償方式總的設備投資較大，且電容器在用電設備停止工作時，它也一并被切除，所以利用率不高。

低壓成組補償是將移相電容器裝設在車間變電所的低壓母線上，這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前的車間變電所主變壓器和廠內高壓配電線及前面電力系統的無功功率，其補償范圍較大。由于這種補償能使變壓器的視在功率減小從而使變壓器容量選得小一些，比較經濟，而且它安裝在變電所低壓配電室內，運行維護方便。同時由于我廠存在諧波源，車間變壓器的存在，也起到了隔離和衰減諧波的作用。有利于低壓移相電容器的安全穩定運行。

綜合以上三種補償方式的優缺點，根據我廠的實際情況，我們選擇了低壓成組補償方式。

（二）、補償容量的確定

對于車間變（配）電所，安裝的容性無功量應等于裝置所在母線上的負載按提高功率因數所需補償的容性無功量與變壓器所需補償的容性無功量之和。

負載所需補償的裝置容量Kvar（千乏）按下式考慮

QC1=P（tgφ1-tgφ2）

Qc1——負荷所需補償的容性無功量(Kvar)

P——母線上的平均有功負荷功率

φ1——補償前的功率因數角

φ2——補償后的功率因數角

2)變壓器所需補償的裝置容量Kvar（千乏）按下式考慮：

QC2= (UK%/100+IO%/100 ) Se

Qc2——變壓器所需補償的容性無功量(Kvar)

Uk％——變壓器阻抗電壓的百分數

I0％——變壓器空載電流的百分數

Se——變壓器額定容量（KVA）

（三）、低壓成組補償設備的選擇：

選擇補償設備，應在充分考慮安全性的同時，根據各廠實際情況，從實用性、可靠性入手，將費效比最大化。

1、投切方式的選擇：

電容投切有兩種方式：人工投切和自動投切。人工投切對運行人員是件繁重的工作，且難以實現及時準確地操作，影響供電電壓質量。我們采用自動投切方式。可實現電容器的自動投切，我們采用了JKG系列無功功率自動補償控制器，這種控制器能隨意設定投入門限、投入延時、切除延時、過壓門限、過壓延時、欠流切除等參數，能自動跟蹤功率因數變化合理選擇電容組數，還能在功率因數超前時快速切除已投電容。在我廠的應用中，這種控制方式能滿足我廠的實際要求。

2、移相電容器的選擇

我廠選用的電容器為BSMJ0.415-18-3型自愈式移相電容器。該電容器的額定工作電壓415V，容量18Kvar，三相三角形接法，具有自放電功能，最高過電壓110％額定電壓，最高過電流130％額定電流。

電容容量的確定要考慮到開關、接觸器的容量，補償梯度大小對電氣設備的影響及維修成本，還有各廠實際使用習慣。我廠廣泛采用18 Kvar三相移相電容器，我們認為其補償梯度合理，設備費效比高。

額定電壓的確定要考慮到變壓器低壓母線電壓的波動和補償后母線電壓升高的因素，并聯補償移相電容器的額定電壓應大于并聯補償移相電容器的實際工作電壓。

3、斷路器的選擇

QF1—QFn為單臺電容器提供主保護，我廠選用GV3—M40施耐德空氣開關。該開關具有過流和速斷保護功能，我們一般將空開過流整定值整定在30A左右，可有效保護電容過電流。該開關分斷能力強，分斷電流可達35KA，可靠性也比較高，單臺電容器故障時能可靠切除，不影響其它電容器的運行。QF我們選用施耐德NS型塑殼斷路器，該斷路器具有電子式過流和速斷保護功能，動作準確可靠，分斷能力極強，并具有穩定可靠的限流能力，可作為整套電容器組的后備保護。采用上述兩種開關后，我們完全可以將電容故障限制在電容柜內，而不對配電系統產生影響。

補償效果：

通過對全廠供配電系統安裝并聯移相電容器組，向電網提供可階梯調節的容性無功，補償多余的感性無功，使我廠實際功率因數提高到0.95以上，補償效果明顯。

減少供電損耗，節約電費

以線損為例，我廠年用電量約為2億千瓦時，補償前線損率約為5％，補償后功率因數從0.87提高到0.95，則每年可減低線損約為200萬千瓦時，按每度電0.4元計算，可節約電費開支80萬元，加上電力系統功率因數獎60萬元，每年共計節約電費開支140萬元。

提高設備利用率

功率因數從0.85提高到0.95，設備利用率提高11.8% 。減少設備投資，充分發揮設備潛能。

改善供電質量

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1、變壓器功率因數：指變壓器二次側有功功率一次側的視在功率，不是電壓效率而是變壓器的傳輸效率，即變壓器的有功損耗，無功損耗視在功率之間的關系。

2、在配電系統中，系統的功率因素，在理想的情況下，主要決定于負載特性。在沒有任何補償的情況下，如果負載是純電阻，那么系統的功率因素就是如果是純電感，那么功率因素就為0。與變壓器本身的特性無關。

3、在實際情況中，負載往往具有電阻，電感，電容的混合特性。所以存在大于0，小于1的功率因素值。

（來源：文章屋網 ）

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要提高負荷的自然功率因數就需要在電網的負荷處安裝電容補償裝置，讓負荷所需無功功率基本上就地平衡，這不但可以使線損大大降低，而且可以改善電壓質量與提高線路和變壓器的輸送能力。例如美、英、日等國規定配電線路上基本不送無功功率，而供電線路的功率因數在高峰負荷時約為0.95，在低容負荷時約為1.0。我們國家規定：普非工業用戶的功率因數要求從0.85提高到0.9；大工業用戶的功率因數要求從0.9提高到0.95，農電的功率因數要求達到0.8及以上。隨著我國電力系統的快速發展，按節能要求還應有待提高及完善。

一、低功率因數值運行

我們知道系統在低功率因數值下運行時不利 ，其不利之處表現在如下幾個方面：

1、對于一個給定的負荷，當供電電壓一定時，則功率因數越低，電流也就越大，因為：

這里：P是一定的有功負荷，V是線電壓，可見供電電流與功率因數成反比。

我們知道，發電機與變壓器額定容量都是正比于其輸出電流，從而，也就反比于功率因數。所以供出同樣功率因數的條件下功率因數越低，則要求發電機與變壓器的容量就越大，因此發電機與變壓器的投資就越高。

2、電氣設備的銅損正比于電流的平方，從而反比于功率因數的平方。由此可知，功率因數越低，則電氣設備中的銅損就越大，效率就越低。與此相似，當系統的功率因數很低時，對于傳遞同樣的功率則電流加大，所以若導線尺寸相同，則電能傳輸系統意味著有更大的能量損耗。因為線路損失為：

==（KW）

3、導線的截面、隔離開關的導電面積，在低功率因數下都必須加大以通過更大的電流，可見投資也需要增加。

4、提高功率因數，可以減少無功負荷，從而降低線路電壓降，改善用戶的電壓質量。

這里：P是線路有功負荷，Q是線路無功負荷，R是線路電阻，X是線路電流，V是線路供電電壓。

其中S是視在功率，若有功負荷一定時，功率因數越大，無功負荷就越小，則線路電壓就越小。

二、產生低功率因數的主要原因：

1、變壓器都帶有勵磁電流，它對于感應電勢來說，總是滯后的。在正常情況下，勵磁電流不致影響功率因數，但當輕負荷運行時，原端功率因數就降低。

2、大量使用感應電動機也造成系統功率因數降低。因為不可能所有的電動機都在滿負荷運行，當電動機滿負荷運行時，功率因數可達0.85；當電動機在75%額定負荷運行時，功率因為0.8；而當電動機在50%額定負荷運行時，功率因數為0.7；若電動機是空載運行，則功率因數為0.2-0.3。可見，大量使用電動機而這些電動機又不能全部滿負荷運行時，系統的功率因數自然降低。

3、電弧等也是以低功率因數運行的。

4、由于在用戶中大量使用著修理過的電動機，這些修理過的電動機通常其定子繞組的匝數少于原來的匝數，因此，這些電動機中漏磁通增加，造成電動機功率因數降低。

以上分析了低功率因數值情況下各種不利及對線損影響，另外查找了低功率因數的主要原因。針對問題，我們應采取哪些辦法改善這種情況呢？下面簡要論述一下。

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的無功功率，特別是減少負荷用的無功功率，使電力系統在輸送一定的有功功率時，可降低其中通過的無功電流。

三、提高功率因數降低線損

提高功率因數方法很多，總的可以歸為兩大類。

（一） 提高自然功率因數的辦法

采用降低各用電設備所需的無功功率，以改善其功率因數的措施稱為提高自然功率因數的方法。主要有：

1、正確選用異步電動機的型號與容量

各企業所取用的無功功率中，異步電動機約占70%以上。因為異步電動機的功率因數和效率在70%至滿負荷運行時較多，在額定負荷時其功率因數約為0.85-0.89，而在空載或輕載運行時的功率因數都要降低，空載時的功率因數只有0.2-0.3。因此，正確選用異步電動機使其額定容量與所帶負荷相配合，對于改善功率因數是十分重要的。

2、電力變壓器不宜空載運行

電力變壓器一次側功率因數不但與負荷的功率因數有關，而且與負荷率有關。若變壓器滿載運行，一次側功率因數僅比二次側降低約3-5%；若變壓器輕載運行，當負荷率小于0.6時，一次側功率因數就顯著下降，下降達11-18%，所以電力變壓器在負荷率0.6以上運行時才較為經濟。為了充分利用設備和提高功率因數，電力變壓器不宜空載運行。當電力變壓器負荷率小于30%時，應當更換容量較小的變壓器。

3、合理安排和調整工藝流程，改變電機設備的運行狀態，限制電焊機和機床電動機的空載運行。例如可采用自動延時繼電裝置。

4、異步電動機同步化運行

對于負荷率不大于0.7及最大負荷不大于90%額定功率的繞線式異步電動機，必要時可使其同步化，即當繞線式異步電動機在起動完畢后，向轉子三相繞組送入直流勵磁，其運行狀態與同步電機相似，在過勵磁的情況下，電動機可向電網送出無功功率，從而達到改善功率因數的目的。

（二）提高功率因數的補償法

采用供應無功功率的設備來補償用電設備所需的無功功率，以提高功率因數的措施稱為補償法。采用補償法，必須增加新設備。此外，補償設備本身也有功率損失，所以從整體看，應首先采用提高用電設備自然功率因數的方法。但當功率因數達不到要求的時候，則需采用專門的補償設備來提高功率因數。

應用人工補償無功功率的辦法主要有：

1、應用移相電容器

2、采用同步電動機

3、采用同步調相機

在工業企業中，一般用移相電容器來補償，而不采用同步調相機，同步調相機是無功功率發電機，大容量同步調相機主要用在電子系統的樞紐變電所匯總，供改進功率因數和調整電力網電壓水平之用。工業企業采用同步調相機，無論在設備投資或者在有功功率損耗方面都是不經濟的。

同步電動機在過勵磁方式運行時，就向電力系統輸送無功功率，提高了工業企業的功率因數。

移相電容器由于具有很大優點，在工業企業中被廣泛用作人工補償裝置：

（1）移相電容器沒有旋轉部分，運行維護很方便。

（2）移相電容器的有功功率損耗小，約為0.25-0.5%，而同步調相機的有功損耗約為1.5-3.0%，要大5-10倍。

（3）移相電容器可隨系統中無功功率容量的需要，方便地增加或減少安裝容量和改變安裝地點。

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一、影響功率因數的主要因素

首先我們來了解功率因數產生的主要原因。功率因數的產生主要是因為交流用電設備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當有功功率P有一定時，如減少無功功率P無，則功率因數便能夠提高。在極端情況下，當P無=0時，則其功率因素=1。因此提高功率因數問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。影響功率因素主要是下面幾個方面。

（一）異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備

異步電動機的定子與轉子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成的。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態。

（二）供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響

當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。

（三）電網頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

我們知道了影響電力系統功率因數的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方法，使低壓網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。

二、低壓網無功補償的一般方法

低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。

1. 隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償磁無功為主，此種方式可較好地限制農網無功峰荷。

隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等特點。

2. 隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農網無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利于電費的同網同價。

隨器補償的優點是：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

3. 跟蹤補償

跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

跟蹤補償的優點是：運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。

三、采取適當措施，設法提高系統自然功率因數

提高自然功率因數是在不添置任何補償設備，采用降低各用電設備所需的無功功率減少負載取用無功來提高工礦企業功率因數的方法，它不需要增加投資，是最經濟的提高功率因數的方法。下面將對提高自然功率因數的措施作一些簡要的介紹。

1. 合理使用電動機（下轉第122頁）

（上接第199頁）

合理選用電動機的型號、規格和容量，使其接近滿載運行。在選擇電動機時，既要注意它們的機械性能，又要考慮它們的電器指標。若電動機長期處于低負載下運行，既增大功率損耗，又使功率因數和效率都顯著惡化。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確地合理地選擇電動機的容量。

2. 提高異步電動機的檢修質量

實驗表明，異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動時對異步電動機無功功率的大小有很大的影響。

3. 采用同步電動機或異步電動機同步運行提高功率因數

由電機原理知道，同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠激狀態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過激狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，只要調節電機的勵磁電流，使其處于過激狀態，就可以使同步電機向電網“送出”無功功率，減少電網輸送給工礦企業的無功功率，從而提高了工礦企業的功率因數。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是“異步電動機同步化”。因而只要調節電機的直流勵磁電流，使其呈過激狀態，即能向電網輸出無功，從而達到提高低壓網功率因數的目的。

4. 合理選擇配變容量，改善配變的運行方式

對負載率比較低的配變，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。

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崇明廠區變電所最早建造從2003年就開始了，電容柜都是從變電所投產就開始同步運行，而且是每天24小時不間斷的，受制于電容器的使用壽命比斷路器等產品短很多，經過十幾年的時間，沒徹底更換過的電容器柜問題頻出，這就增加了運行維護的難度。

電力公司對我單位電能收費是根據進線線路分別進行的：崇明元件廠生活區一路，崇明生產區域兩路，其中主體生產用電集中在崇明生產區域，所以我們本文就以崇明生產區域的兩路35KV線路電費情況為調查對象來具體分析。

二、不同等級電壓上的補償

補償在高、低壓兩個電壓等級上，我們具體分析也圍繞這兩個大的方向來進行，

（一）10KV高壓側補償。在這個電壓等級上，堡船207和堡船217都分別有一組高壓電容器組，型號TBB2-10-1800/100BL，額定電流94.5A，補償容量為1800KVA。高壓電容器組采用人工操作的方式，早上，用電進入高峰期時人工合閘，晚上負荷降下來后人工分斷，只能整組的投入或者退出。在高壓側，投入及退出時間點上能把控，容量投入的多少是無法改變的。

（二）低壓側電容補償。根據生產的需要，我們對負荷相對集中處都設立了變電所，根據負荷的多少，在變電所內部都進行了功率因數的補償。生產現場的變電所有24個，其中帶低壓電容補償的變電所有21個，每個變電所電容補償的容量及完好程度有所區別。一部分電容柜因為線路元器件老化、電容本身破損等原因，考慮到安全因素，沒有投入運行，這就有了提升的空間，特別是針對負荷比較大的5.3萬車間、造船碼頭1#及2#變電所、船臺、涂裝一期及二期等變電所等。

提升功率因數對于總電流的下降有一定影響，就相當于增加了變壓器的有功輸出，對用電負荷較大變電所容量能進一步改善。

三、功率因數低原因分析

通過平時工作中觀察以及現場查看，細致周到分析了功率因數低的原因，見圖1。

針對功率因數偏低的情況，根據平時維修及行業經驗進行系統的分析，因為高壓系統和低壓系統電容器在投用、自動化運行、切除等方面完全不同，后續的分析也是分兩部分分別進行。

四、效益分析

（一）減少線路損耗。特別是對于負荷較大的區域，一直以來低壓側電流特別大，功率因數提高了，無功電流就減少，更利于有功電能的輸送，也相當于提升變壓器有功使用容量，更好的為生產現場提供電能。

（二）電力公司給予我公司獎勵。功率因數提高后，可以得到

電力公司用電獎勵。我廠電費是按照：0.90標準電費調整（%）來計算的，由之前統計的兩路數據可以看出功率因數攻關前后的變化 。當功率因數提高后，并做好保持工作，我廠堡船207和堡船217在電力公司拿到的獎勵還是比較可觀的。

五、固措施

篇7

引言

近年來節能工作越來越成為人們關注的焦點，有效合理的使用能源已成為實現能源的綜合利用、促進企業發展、提高企業經濟增長的質量和效益的有效途徑。通過合理配置無功功率補償設備，以提高系統的功率因數，從而達到節約電能，降低損耗的目的。對電網和電力用戶來說，提高功率因數，減少無功電能損耗，對節能降耗具有十分重要的意義。

1功率因數的概述

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（Φ）的余弦叫做功率因數，用符號cosΦ表示，在數值上，功率因數是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。

2影響功率因數的主要因素

（1）異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備。

（2）供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。

（3）電網頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。

3提高功率因數的方法

3.1合理選擇和使用電氣設備：異步電動機和變壓器是電網中占用無功功率最多的電氣設備。電網的總無功功率約70%用于異步電動機，10%～25%用于變壓器。異步電動機的功率因數和效率都不是一個固定不變的數值，它隨著電動機的負荷在較大范圍內變化。負荷率約在80%左右時，電動機的功率因數和效率最高。低于80%時，電動機的功率因數就會下降；負荷率低于40%時，功率因數和效率將急劇下降，這時電動機做功不大，耗費無功功率和有功功率很多，造成電力的浪費，所以，我們把大電機小負載現象稱為“大馬拉小車”。為了合理配置電氣設備，消除“大馬拉小車”的現象，目前國家已在有關節能政策中明確規定，電動機正常使用負荷率低于40%和變壓器低于30%時限期調整或更換，否則不得繼續使用。

3.2改變電動機接線降壓運行：消除“大馬拉小車”現象，采用換小電動機的辦法，使用起來經常遇到一些困難，如沒有合適容量的電動機或更換后難于安裝等等。這時采用改變電動機定子接線方式，由三角形改為星形降壓運行，能使大電機變成小電機，起到與換用小電機的相同作用，這種方法適用于空載和輕載起動的場合，如金屬切割機床中的車床等，國內外已廣泛采用，為了適應負荷變化，把星形—三角形接線改為自動轉換形式，即輕載時接成星形，重載時自動接為三角形，使電動機既能滿足負載需要，又能節電。這種方法只限于額定接線方式為三角形的電動機使用。由三角形改為星形，定子每相繞組電壓下降為原來的13，容量為原來的40%左右。

3.3合理安排和調整工藝流程：對于異步電動機和各類弧焊變壓器的空載運行應加以限制。我們把電動機不做功只空轉叫做“跑空車”。因為，異步電動機空載時取用的無功功率等于滿載時的60%—80%，如果有大量電動機“跑空車”，這個部門的平均功率因數一定會很低。但是“跑空車”現象到處可見，例如車床加工零件過程中，經常進行退刀、測量、調整和更換零件等操作，這些操作占整個作業時間的比例很大，高者可達50%左右，電能浪費很大，為此，對于空載運行時間較長的設備要加以限制。

3.4并聯補償電容：實際中可以使用電路電容器或調相機，一般多采用電力電容器補償無功，即：在感性負載上并聯電容器。以下為理論解釋：在感性負載上并聯電容器的方法可用電容器的無功功率來補償感性負載的無功功率，從而減少甚至消除感性負載與電源之間原有的能量交換。并聯電容器的主要缺點是只能成組投切，以致不能平滑調節其無功功率。但將它與同步電動機或SVC實行聯合補償則可達到較理想的調節效果。它的另一缺點是其輸出無功隨安裝母線電壓降低而成平方的減少，這對系統穩定性顯然是不利的。

3.5并聯電抗器：并聯電抗器也是一種重要的無功補償裝置。在感性無功補償設備中，其造價較低，應優先選用。在超高壓電網中，線路空載或輕載時大量充電功率過剩，采用并聯電抗器補償是必不可少的。這一般可以通過采用高壓和低壓并聯電抗器適當配合的補償方式實現。在長距離輸電線路上，高壓電抗器具有限制過電壓、分層平衡無功、有利于使用單相重合閘和提高系統穩定性的綜合功能。低壓電抗器的主要特點是易于投切，主要用于運行方式變化中無功平衡和電壓調整。

3.6串聯電容器：在超高壓系統中使用串聯電容補償是不簡單的，這是由其本身以及與系統間的相互作用的復雜性所決定的。這些問題包括有布置與接入方式的選擇、電容器保護、線路保護配置、可能在某些運行方式下引起發電機的自磁、自發振蕩以及次同步諧振等等。近年來在電容器保護裝置的設計以及開發防止次同步諧振的措施等方面不斷取得的進展，在維持串聯電容器使用折增長速度方面已經起了重要作用。

參考文獻

[1]邱關源.電路（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999

篇8

（一）提高功率因數對礦山企業和電力系統的好處如下：

1、提高電力系統供電能力

在發電和輸、配電設備的安裝容量一定時，提高用戶的功率因數，相應減少無功功率的供給，則在同樣設備條件下，電力系統輸出的有功率可以增加，增大了電力系統的供電能力。

2.降低輸電線路中的功率損耗

當線路額定電壓Un和輸送的有功功率P均保持恒定時，則網路中的功率損耗與功率因數的平方成反比。

3.減少電能傳輸過程中的電壓損失，提高供電質量

由于用戶功率因數的提高，使網路中的電流減少。因此，網路的電壓損失減少，網路末端用電設備的電壓質量提高。

4.降低電能成本

由于從發電廠發出的電能有一定的總成本，提高功率因數可減少網路和變壓器中的電能損耗，在發電設備容量不變的情況下，供給用戶的電能就相應增多了，每度電的總成本就會降低。

由上述原因可知，提高用戶功率因數對充分利用現有的輸電、配電及電源設備，保證供電質量，減少電能損失，降低產品的成本，提高經濟效益具有重大意義。所以，我國電力部門實行電力獎懲制度。對于功率因數高于0.9的給予獎勵，對于功率因數低于0.9的進行處罰。

（二）提高功率因數的方法

當有功功率戶一定時，減少無功功率便能提高功率因數。交流用電設備、電動機、變壓器等建立磁場需要激磁無功功率Q1，同時還消耗漏磁無功功率Q2。其所需要的無功功率為

Q=Q1+Q2

其中

式中 Φm——交流磁通最大值，Wb；

Bm——磁感應強度最大值，T；

f———交流電的頻率，Hz；

Rμ——磁路的磁阻，1/H；

μ——磁路的磁導率，H/m；

V——磁路的體積，m3；

U——激磁電壓，V；

I——負荷電流，A；

X2———漏磁感抗，Ω；

K、K'、K"——常數。

由式（2—39）和式（2—40）可知，提高功率因數的方法如下：

1.正確選擇電氣設備

（1）選氣隙小、磁阻Rμ小的電氣設備。如選電動機時，若沒有調速和啟動條件的限制，則應盡量選擇鼠籠式電動機。

（2）同容量下選擇磁路體積小的電氣設備。如高速開啟式電機，在同容量下，體積小于低速封閉式和隔爆型電機。

（3）不需要調速、持續運行的大容量電機，如主要通風機等，有條件時可選擇同步電動機，使其過激磁運行，提供超前無功功率進行補償，使電網總的無功功率減小。

2.電氣設備運行合理

（1）消除嚴重欠載運行的電機和變壓器。對于負荷小于40%額定功率的感應電動機，在能滿足啟動、工作穩定性等要求條件下，應以小容量電機更換或將原為三角形接法的繞組改為星形接，降低激磁電壓。對于變壓器，當其平均負荷小于額定容量的30%時，應更換變壓器或調整負荷。

（2）合理調度安排生產工藝流程，限制電氣設備空載運行。

（3）提高維護檢修質量，保證電機的電磁特性符合標準。

3.人工補償無功功率

礦山企業為了使功率因數達到規定值以上，一般都采用并聯電容器的方法進行人工補償。電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運行維護方便、故障范圍小等優點。

電容器的缺點是當通風不良或因電網高次諧波造成電容器過負荷使運行溫度過高時，易出現外殼鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火災。因此，規定電容器組應獨立設室。

若補償前功率因數為 ， 補償后提高到 ，如圖2—6所示，則補償所用的電力電容器容量應為

式中 Pav——全礦有功平均負荷，kW；

PcaΣ——全礦有功計算負茶，kW；

Kav——平均負荷系數，

上式是按全礦平均負荷計算的所需補償電容量，過去也有按全礦最大負荷PcaΣ進行計算的。

如果按 PcaΣ計算所需補償的無功功率Qc，則當P

在提高電力系統的功率因數時，應選擇并聯電容器。電容器的額定電壓應與其接人電網的工作地點電壓相適應。

因每臺電容器的無功容量為Qcl=ωClU2，可知電容器的實際補償量與其端電壓的平方成正比，所以電容器（柜）的數量N可按下式確定：

式中Qcl——每個電容順（柜）的容量，kvar；

U——電容器裝設處的電網電壓，kV；

UN.c——電容器的額定電壓，kV。

每相所需電容器臺數為

（三）電容器的補償方式和連接方式

1.電容器的補償方式

電容器的補償方式有三種，即單獨就地補償方式、分散補償方式和集中補償方式。

（1）單獨就地補償方式。將電容器直接與用電設備并聯，共用一套開關設備。這種補償方式的特點是補償效果最好，不但能減少高壓電源線路和變壓器的無功負荷，而且能減少干線和分支線的無功負荷。其缺點是電容器將隨著用電設備—同工作和停止，所以利用率較低，投資大，管理不方便。這種補償方式只適用于長期運行的大容量電氣設備及所需無功補償容量較大的負荷，或由較長線路供電的電氣設備。

（2）分散補償方式。將全部電容器分別安裝于各配電用戶的母線上，各處電壓等級可能不同。這種補償方式的優點是電容器的利用率比單獨就地補償方式高，能減少高壓電源線路和變壓器中的無功負荷。其缺點是不能減少干線和分支線的無功負荷，操作不夠方便，初期投資較大。

篇9

一、提高功率因數的意義

改善企業用電的功率因數（即無功功率補償）是企業節約電能的重要課題，因此應給予足夠重視，并采取相應的技術措施以提高功率因數。由于企業采用大量的感應電動機和變壓器等用電設備，通過磁場，變壓器才能改變電壓并且將能量送出去，電動機才能轉動并帶動機械負荷。全國供用電規則還規定了在電網高峰負荷時，用戶的功率因數應達到的標準：高壓供電的工業用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為0.90以上；其他100KVA（KW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數為0.85以上；農業用電，功率因數為0.80以上。凡功率因數不能達到上述規定的新用戶，供電部門可拒絕供電。因此對無功功率進行補償，提高企業用電的功率因數具有重要的意義。

提高功率因數對企業和電力系統的好處如下：

（1）提能夠降低生產成本、減少投資、改善設備的利用率

1.1 功率因數可以表示成下述形式

越高，所需視在功率越小。而當有功負荷一定時，若功率因數值越大，可知無功負荷就越小，充分發揮了發、供電設備的生產能力，提高了經濟效益。在發電和輸、配電設備的安裝容量一定時，提高用戶的功率因數相應減少無功功率的供給，則在同樣設備的條件下，電力系統輸出的有功功率可以增加。

（2）減少網絡中的電壓損失，提高供電質量

由于用戶功率因數的提高，使網絡中的電流減小，因此網絡的電壓損失減少，網絡未端用電設備的電壓質量提高。

二、提高功率因數的方法

功率因數等有功功率除以根號下有功功率的平方與無功功率的平方之和。當有功功率一定時，若減少無功功率便可以提高功率因數。交流用電設備、電動機、變壓器等建立磁場需要激磁無功功率，同時還消耗漏磁無功功率。

（一）提高功率因數方法如下：

（1）選氣隙小、磁阻小的電氣設備，如選電動機時，若沒有調速和啟動條件限制，應盡量選擇鼠籠型電動機。

（2）同容量下選擇磁路體積小的電氣設備。如高速開啟式電動機，在同容量下，體積小于低速封閉式和隔爆型電動機。

（3）根據負荷選用相匹配的變壓器。電力變壓器一次側功率因數不但與負荷的功率因數有關，而且與負荷率有關1若變壓器滿載運行，一次側功率因數僅比二次側降低約3～5%；若變壓器輕載運行，當負荷小于0.6時，一次側功率因數就顯著下降，下降達11～18%，所以電力變壓器的負荷率在0.6以上運行時才較經濟，一般應在60%～70%比較合適，為了充分利用設備和提高功率因數，電力變壓器一般不宜作輕載運行。當電力變壓器負荷率小于30%時，應當更換成容量較小的變壓器。

（二）電氣設備運行合理

（1）正確選用異步電動機的型號與容量。據有關資料介紹，我國中小型異步電動機的用電負荷約占電網總負荷的80%以上，幾個主要電網中，電動機所耗能占整個工業用電量的60%～68%左右，因此做好電動機的降損節能具有十分重要的經濟意義，正確選用異步電動機，使其額定容量與所帶負載相配合，對于改善功率因數是十分重要的。在選型方面，要注意選用節能型，淘汰高能耗的電動機，并依據電機機械工作對啟動力矩、啟動次數、調速等方面的具體要求，選用不同的型號。電動機的效率η與功率因數cosφ是反映電動機經濟運行水平的主要指標，都與負載率β有密切關系。GB/T12497-90 對三相異步電機三個運行區域規定如下：

當β

（2）合理調度安排生產工藝流程，限制電氣設備空載運行。生產時間要躲開高峰時間，降低高峰用電量。

（3）提高維護檢修質量，保證電氣的電磁特性符合標準。

（4）進行技術改造，降低總的無功消耗。

三、人工補償無功功率

企業為了使功率因數達到國家要求的規定值（0.90）以上，一般都采用并聯電容器的方法進行人工補償，電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運行維護方便、故障范圍小等優點。

四、綜上所述，提高功率因數必然對國家的能源利用、企業的經濟效益起到促進作用，是保證電力系統電能質量、電壓質量、降低網絡損耗以及安全運行所不可缺少的條件。應根據不同情況采取相應措施來提高功率因數，降低無功損耗，從而提高經濟效益。

參考文獻

篇10

目前，典型的降壓型（BUCK）功率因數校正器對功率的提高還不能令人滿意，雖然高壓輸出型（BOOST）功率因數校正器已在各種用電設備上獲得廣泛的應用，但是由于輸出電壓高，使得某些應用領域制造成本加大、產品可靠性降低。譬如，為熒光燈、高壓納燈等照明光源配套使用的電子鎮流器就是如此。40瓦的熒光燈和高壓納燈的工作電壓約100伏，如能使功率因數校正器的輸出電壓為200伏左右，就可降低電子鎮流器上開關管電壓應力，省掉開關變壓器、減小降壓電感的體積、容量，使產品的材料成本和生產成本大為降低。同時可靠性、耐用性、效率等性能指標會明顯提高。再者，日本、美國等發達國家的市電電壓約為110伏，我們對其先進產品的消化只能是方法上的模擬，也就是對其先進產品的電路參數，器件性能參數要重新設計，費事費力，事位功半，往往制造出的產品在性能上還有所下降。如能設計出輸出電壓為200V而成本又低的高功率因數校正器，我們對其先進產品的消化吸收就能從方法上的模擬變為形體上的仿真，為我們多快好省的研制出先進的電源產品提供了條件。這主是我們要研制降壓型高功率因數校正器的目的。

2 降壓型功率因數校正器

2.1 單管降壓型高功率因數校正器電路

2.1.1 電路組成

單管降壓型高功率因數校正器由升壓型（BOOST）功率因數校正器電路和降壓轉換電路組成，其電路圖如圖1-1所示。在圖1-1中，由開關管V1、電感器L1、二極管D1-5、D8、電容器C1、Co組成升壓電路；由開關管V1、二級管D6-8、電感器L2、電容器C1、Co組成降壓電路。

2.1.2 電路工作過程

設該功率因數校正器的輸出電壓Vo約為市電峰值電壓的二分之一，即Vo≤200伏。當開關管V1工作時，在提高了功率因數便市電電壓、電流波形保持一致的同時，所功率因數校正器的高壓輸出（Vi+Vo）變成降壓。具體變換過程是：

當開關管V1在開關信號作用下導通時，電容器C1上的能量通過二極管D7、電感器L2、電容器Co、二級管D6及開關管V1級成的供電回路將電容器C1上存儲的能量傳輸給輸出電容器Co；當開關管V1在截止時，電感器L2存儲的能量通過輸出電容器Co、二級管D7、D8組成的續流供電回路傳輸給輸出電容器Co；同時，電感器L1中存儲的能量約有二分之一直接傳輸給輸出電容器Co，實現了高效傳輸。到此該電器完成了一個工作周期，實現了高效功率因數和降壓輸出功能。

2.1.3 電路的設計

設該功率因數校正器中的升壓電感器L1和儲能電感器L2的設計完全和升壓型功率因數校正器中的設計及降壓型開關電源中儲能電感的設計一樣，不再敘述。

2.1.4 電路的優點

該電路的優點是簡單方面的實現了降壓高功率因數輸出。與傳統的BUCK電路相比，實現了輸入電流的連續，減小了電磁干擾，方便了后級開關電源的設計，該電路可以廣泛的應用在電子鎮流器、家電、辦公自動化等中小功率用電設備中。該電路根據不同需要還可以派生出圖1-2、圖1-3、圖1-4三種電路，其工作過程不再敘述。如在圖中a、b兩點加入D9，會提高電路效率。

2.2 準單管降壓型高功率因數校正器電路

2.2.1 電路的組成

準單管降壓型高功率因數校正器電路由升壓型（BOOST）功率因數矯正器電路、降壓型（BUCK）功率因數矯正器電路和降壓轉換電路三部分組成。其電路圖如圖2-1所示。在圖2-1中，由開關管V1、二極管D1～5、D7、電感器L1、電容器C1、Co組成升壓電路；由開關管V2、電感器L1、二極管D1～5、電容器Co組成降壓電路（在開關管V2導通時），由開關管V2、電感器L2、二極管D6、電容器C1、Co組成在開關管V2導通時向輸出端供電的回路；由電感器L2、二極管D6、D7及電容器Co組成在開關管V2截止時向輸出端續流供電回路。

2.2.2 電路工作過程

該電路的工作過程有二種模式，即當市電電壓小于或等于輸出電壓前后，開關管V1、V2同時導通或截止為第二種工作模式。本文只對第一種工作模式進行說明。

設該電路的輸出電壓Vo約為市電峰值電壓的二分之一，即Vo≤200伏。在市電電壓Vi≤Vo前后，開關管V1、V2同時導通或截止，由開關管V1實現升壓型功率因數校正器的功能，開關管V2實現把電容器C1的能量傳輸給輸出電容器Co，完成降壓轉換功能。在市電電壓Vi≥Vo時，開關管V1截止主開關管V2工作，V2導通時，由開關管V2、電感L1、一極管D1～5、電容器Co組成的降壓功率因數校正電路把輸入電流直接傳送給電容器Co；同時還把電容器C1上能量通過與電容器Co、電感器L2、二極管D6組成的供電回路傳送給輸出電容器Co；開關管V2截止時，該電路由降壓型工作模式變為升壓型工作模式，使輸入電流連續向輸出電容Co供電。同時電感器L2中存儲的能量通過與二極管D6、D7、電容器Co組成的續流供電回路向輸出電容器Co供電。到此該電路完成了一個工作周期，實現了降壓轉換功能。

2.2.3 電路的優點

該電路的優點是使用一個主開關管實現了降壓輸出。且功率因數高，而主開關管承受的電壓應力約為市電電壓峰值的一半，且使得市電輸入電流連續，電磁干擾小，效率高、成本低。可廣泛應用于空調、電磁爐、微波爐、通信電源、逆變焊機等中大功率電源設備中。該電路根據不同需要還可以派生出圖2-2、圖2-3、圖2-4三種電路，其工作過程不再敘述。如在圖a、b兩點加入D8，會提高電路效率。

3 結論

篇11

如果能有效提高系統的自然功率因數，就能夠使發、供電和用電等部門均得到明顯的效益。提高自然功率因數是指不用任何補償設備，采用降低各用電設備所需的無功功率來提高功率因數的方法。它不需增加投資，是最經濟的提高功率因數的方法。

1.電動機

1.1 合理地選擇和使用電動機

無功功率用于感應電動機勵磁占電力系統總無功功率的70%左右，合理選用感應電動機，是提高自然功率因數的重要措施之一。因此，應保證電動機在75%以上的負荷狀態下運行，盡量減少備用容量，否則不僅降低功率因數，增加電耗，而且也增加設備及供電系統的投資。

1.2 適當降低電動機運行電壓

由異步電動機的無功功率與端電壓的關系曲線可知，對于輕載運行電動機，可適當降低運行電壓，以提高自然功率因數和節約電力、電能。降低運行電壓的方式有兩種：（1）對于有專變供電的電動機，可改變變壓器的分接開關，或加裝專用自耦接觸式調壓器、旋轉式感應調壓器和補償式調壓器，以適當降低電動機供電電壓；（2）改變電動機內部接線。對于輕載電動機可將三角形接線改為星形接線（適用于負荷率為40%及以下） 來降低電動機運行電壓，提高自然功率因數及效率。

1.3 安裝空載自動斷電裝置

對于存在周期性空載運行的電動機，可安裝空載自動斷電裝置，以控制電動機的空載損失。因為空載時電動機消耗的無功功率占額定負荷時所消耗的無功功率的60% ～70%，所以，此辦法可以使電動機的自然功率因數顯著提高。

1.4 提高電動機的檢修質量

由于震動或彎曲，以及軸承的磨損或偏心，使電動機的氣隙不均或過大，以及磁阻增大，導致電動機的無功功率需求量增加。因此，應定期檢修電動機并提高檢修質量。電動機是運行費用大于成本費用的機械設備，必要時應淘汰舊電動機，更換為新電動機。

2.變壓器

2.1 合理選擇與使用變壓器

合理選擇變壓器的容量，低損耗變壓器的最佳負荷率為50%。及時切除空載變壓器，減少變壓器的空載損失。對變壓器實行并聯運行以及對并聯運行的變壓器根據其負荷變化的特點實行經濟運行。根據電網運行電壓情況及時調整變壓器的分接開關，防止變壓器過激磁。

2.2 均衡變壓器負荷

對于多臺變壓器的用戶，均衡各變壓器負荷可以減少變壓器阻抗中的無功損耗，因而提高負荷的自然功率因數。均衡變壓器的負荷還有降低變壓器有功損耗、改善電壓質量等作用。與此相似，當有多回低壓架空線平行架設時，將其改造為并聯運行，亦可以減少有功損耗、無功損耗和電壓損耗，同時還可以改善電壓偏低時電動機的啟動條件。

2.3 停運空載變壓器

變壓器空載時的無功損耗為，停運空載變壓器可以減少無功損耗，提高自然功率因數。例如， 某S N ＝100kVA 的變壓器，I0 % ＝2.5，則停運空載變壓器可節省2.5kvar 無功功率，同時還可以節省有功損耗。

3.采用電纜供電或減小架空線幾何均距

在經濟條件許可的情況下，采用電纜供電可提高自然功率因數。這是因為電纜線路的電抗為零，因而電纜供電沒有無功損耗。此外，電纜線路的電容電流較大，有一定的無功補償作用。減小架空線幾何均距可以減小線路電抗，從而減少線路的無功損耗，達到提高自然功率因數的目的。采用小截面多回路的供電方式，也可以減小線路電抗，從而減少線路無功損耗。

4.星角變換

利用星形―三角形變換提高自然功率因數對于三角形接法的輕載電動機可以改為星形接法，實行降壓運行，以達到提高自然功率因數和節約電力的目的。但是，這種改接方法必須滿足兩個條件：（1）電動機必須具有在臨界負荷率以下穩定運行的工作狀態；（2）在大于臨界負荷率區，應無星形接法穩定運行的工作狀態。

當電動機長期處于臨界負荷率βL 以下工作狀態時， 直接將電動機改為星形接法，其提高的功率因數和節電效果最為明顯。當電動機處于輕載、重載兩檔運行時，采用三角形一星形自動切換裝置，可較好地提高功率因數而獲得節電效果。只有當電動機負荷率β小于βL 時，實行三角形―星形改接才有實際意義。由于電機極數不同，臨界負荷率βL 就不同。

實踐證明，當電動機從空載至30%負荷變化時，由三角形變為星形運行，其效率和功率因數的提高都是十分顯著的。

5.調整負荷，實現均衡用電

供電電網負荷的大幅度變化，將增加供電設備的容量和線損。因為負荷曲線峰谷差大，則負荷曲線形狀系數K 值也大。根據計算電能損耗的等值功率法，在供電量相同的情況下，等效功率大，無功電能損耗也大。如果K＝1 時，無功線損為100%，則當K＝1.05時，線損增加10%；當K＝1.1時，線損增加21%；當K＝1.2時，線損增加44%。因此，搞好調整負荷工作是降損節電的重要環節之一。在供用電管理工作中，應當重視負荷調整，實行高峰讓電、限電，有計劃地安排中午、后夜填谷負荷。

參考文獻：

[1]劉成梁.《論供電系統中改善功率因數的必要性及方法》.安裝,2009

[2]王智勇.《改善電網功率因數的意義和方法》.煤,2010

[3]濮賢成,鐘誦平,程文.《實用降損技術講座（一）自然功率因數與自然功率因數的提高》.農村電工,2004

篇12

1、現場數據分析

1.1天官區變電站、九里山變電站現場實際情況如下：

1.1.1天官區變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數0.85。九里山變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數0.72.

1.2無功補償技術能夠借助于無功補償設備為用電系統設備提高一定的無功功率，以提高用電設備乃至整個系統的功率因數，改善供電質量，提高供電效率，減少電費開支，降低生產成本，從而提高企業的經濟效益。例：將1000kvA變壓器的功率因數從0.8提高到0.98時：

補償前：1000×0.8=800kw；補償后：1000×0.98=980kw。同樣一臺1000kvA的變壓器，功率因數改變后，它就可以多承擔180kw的負荷。天官區變電站、九里山變電站是集團公司整個自供電網架通東西聯網的110kv樞紐變電站。天官區變電站、九里山變電站功率因數低，那么整個自供電網功率因數也低，嚴重影響礦井安全。鑒于此，對天官區、九里山變電站展開研究以提高自網功率因數。詳見圖1。

1.3九里山變電站分析 ： 演九二線路功率因數0.85，演馬升壓站側演九二線路功率因數0.91，但演東線功率因數0.98，故，九里山變電站需要加裝功率補償裝置。九里山變電站6kv母線側功率因數應由0.68補償到0.95，實際有功功率為3000kw。（演九Ⅰ線路不考慮補償原因是九九線路功率因數0.95；九羅線路不考慮補償。）因此，九里山變電站6kv母線側無功補償為Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山變電站加裝TSC+HVC動態無功功率補償裝置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；補償前功率因數0.68，補償后功率因數達到0.97。詳見圖2

1.4天官區變電站分析：天官區變電站6kv母線功率因數由0.85補償至0.95，實際有功功率為2000kw。則：天官區變電站6kv側補償為：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官區變電站加裝DWZB-2000電壓型無功自動補償成套裝置；該裝置的原理是根據電容器無功功率輸出與電容量、頻率、電壓參量的關系，即Q=2πfcu通過調節電容器的端電壓來調節其無功功率輸出，滿足系統無功功率的需要。達到穩定電壓提高功率因數。容量為1500kvar；加裝無功功率補償裝置后功率因數達到0.99。詳見圖3

2提高功率因數的優點

2.1通過改善功率因數，減少了線路中總電流和供電系統中的電氣元件，如變壓器、電器設備、導線等的容量，因此不但減少了投資費用，而且降低了本身電能的損耗。

2.2減少供電系統中的電壓損失，可以使負載電壓更穩定，改善電能的質量。

2.3在補償的同時可以動態抑制系統諧波,改善電壓畸變率.

2.4可以提高電氣設備效率,增加變壓器帶載容量。舉例說明：天官區變電站：將5000KVA變壓器的功率因數從0.85提高到0.99時：補償前：5000×0.85=4250KW；補償后：5000×0.99=4950Kw。功率因數改變后，它就可以多承擔7000KW的負載。九里山變電站將10000KVA變壓器之功率因數從0.72提高到0.98時：補償前：10000×0.72=7200KW；補償后：10000×0.98=9800KW。功率因數改變后，它就可以多承擔2600KW的負載。

2.5減少了用戶的電費支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數的提高,減少了電費的支出。

2.6改善電能質量：電力系統向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無功功率變化而變化的。當線路輸送一定數量的有功功率，若輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。當用戶功率因數提高以后，它向電力系統吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質量。

篇13

YOU Shihong

Jiangsu Zhangjiagang Power Supply Company,City 215600

Abstract: Base on the Policy of Tariff Regulation by Power Factor;This paper study the relationship between tariff and power factor. According to the policy, this paper takes the client whose power factor criteria is 0.9 on as the object of the research. The influence coefficient that power factor adjust tariff is concluded. The conclusion shows, if power factor between 0.95 and 1.0, the client would pay the least tariff.

Key words: client; power factor; affect; tariff

中圖分類號：F470.6 文獻標識碼：A 文章編號：

0 引言

水利電力部、國家物價局《功率因數調整電費辦法》（[83]水電財字第215號）文件規定了功率因數的標準值及其適用范圍，擬訂了電費的調整標準。根據這一辦法，參與功率因數調整的客戶電費包括功率因數調整電費。客戶需要根據自身實際用電情況，在用電側加裝無功補償裝置。

由于功率因數大小對電網運行、客戶電費存在影響，部分學者對影響情況進行了分析。文獻[1]分析了功率因數調整電費現狀及存在問題，分析了影響客戶功率因數的因素，提出了功率因數考核標準的確定模型，研究了功率因數調整電費獎懲方式與力度。文獻[2]分析了現有功率因數考核中存在的一些問題，探討了分時段功率因數考核的新方法，通過案例分析得出功率因數分時段考核具有更好的實時性，能夠更公正地評價客戶的無功管理的結論。但這些研究并沒有分析功率因數與考核標準偏差對客戶電費的影響。

1 功率因數對電費影響的數學模型

為更好地研究功率因數對電費的影響，以考核標準值為0.9的客戶為例建立研究模型。假定計量點電壓為U，電流為I，功率因數為，使用時間為T，電費單價為D，在時間T內發生的電費總額為W。根據功率因數考核辦法可得到如下計算式：

對上式進行歸并，可簡化為：

（1）

2 功率因數對電費的影響分析

上式（1）為功率因數對電費的影響的數學模型。因電壓U、電費單價D、使用時間T不變，對式（1）進行如下分析：

2.1 假定電流I不變，根據代入法，可得出功率因數對電費W的影響系數K，如表1所示。從表1可知，在電流I不變的情況下，功率因數越大，應交電費W越多。

表1 電流I不變，功率因數對電費的影響系數表

以上分析基于電流I不變的基礎上，不符合實際用電情況。實際上，在用電設備一定的情況下，根據能量守恒定律，電流I的有功分量保持不變。因此，電費W不會因功率因數的減小而導致電費減少。

為便于進一步分析電費W與功率因數的關系，將電流I分解成有功分量和無功分量。向量圖如圖1所示。

圖1 電流I分解示意圖

2.1 假定有功電流不變，由于，代入后，式（1）可進一步簡化為：

（2）

由上式（2）可知，在不變的情況下，功率因數時，電費W保持不變。功率因數時，數值越小，應交電費W越大。

表2 有功電流不變，功率因數對電費的影響系數表

供電系統示意圖如圖2所示。計量點輸入的有功電流為，無功電流為，無功補償設備輸出的補償電流為，用電設備消耗的有功電流為，無功電流為。根據基爾霍夫電流定律，可得到如下公式：

（3）

從式（3）可知，用電設備的有功電流均通過計量點輸入。在用電設備無功電流一定的情況下，無功補償設備輸出的無功電流越大，通過計量點輸入的無功電流越小。由此可見，以有功電流不變為基礎的分析符合實際用電情況。

圖2 供電系統示意圖

圖3 電流不變，功率因數對電費的影響系數變化趨勢圖

3結論

從以上分析可知，有功電流不變，計量點功率因數與電費的關系為：

時，電費W減少0.75%；

時，每提高0.01，電費W減少0.15%；

時，每減小0.01，電費增加0.5%；

時，每減小0.01，電費增加1.0%；

時，每減小0.01，電費增加2.0%。

從以上研究情況可知，大工業客戶應加強無功補償設備管理，將計量點功率因數保持在0.95-1.0之間，使得電費支出最少。

參考文獻：

[1]郭琳霞,程瑜,張粒子,黃海濤. 功率因數調整標準研究, 2008年中國國際供電會議論文集[C]. 1-4.