功率因数的提高原理在电力系统中的应用

功率因数的提高原理在电力系统中的应
用
摘要：在电力系统中，功率因数的提高，是整个供电网络质量好坏程度之一。

但是随着社会经济以及技术发展水平不断提升后也会出现一系列问题。

比如说电
网网损越来越严重、电能损耗越来大；电压和电流不平衡等现象频繁发生等等情
况都说明了现在我们已经不能再继续用以前传统的方式来改善这些状况了；所以
为了满足人们日益增长得需求，提高电力系统中功率因数对整个供电网络有着重
要意义。

关键词：功率因数，电力系统
一、功率因数的理论基础
1 功率因数的定义
功率因数是指电力系统的传输电的电流和电压以及负载所需要相等时空参数
总和，它既要有有功用量，也要求无功消耗，即：（1）在同一个输电网中。

若
将其视为等效电路。

如果认为输电线两端没有输入电能时；称为空载状态；反之
而言得就是满负荷运行下边存在一个电容值的情况下。

（2）无功补偿是指在输
电线路中，由于电能和热能之间没有必要消耗，所以可以把有功电流转换成电压
或电阻来进行交换；如果将其变换为电压或者负载时就不需要考虑损耗这一方面了，因此在实际操作中是比较有效且实用的方法之一：如果用电容替代无功负荷
而不是直接通过改变功率因数得到相等值。

（3）有功传输是指电力系统中的电
能从发电厂到用户，电能从发电厂到用户的流动过程。

（4）输电线路中，由于
存在有功传输、无功输送和负载传递三种形式而产生电压或者电流；如果将这三
个环节合并成一个回路进行能量交换时称为双流系统。

（4）电力系统中的电能
从发电厂到用户，在输电线路和配电变压器之间进行能量交换，如果将功率因数
转换成电压或者电流，就可以得到有功传输和无功传播的数学模型。

2 功率因数的关系
在实际应用中，有很多因素都影响着功率因数的问题，但最主要是两个方面：（1）电力网系统容量和电压等级。

一般情况下用大电网传输能力来表示。

但是
如果要提高功率因数则需要增大输送距离。

这就意味着输电线路上所消耗的电量
会减少许多；所以为了使电能质量得到保证从而降低成本等一系列措施，我们可
以通过增加电源供给量或改变供电方式等方法实现，同时也可以通过改变电压等
级来提高功率因数。

（2）无功补偿的方法。

在实际工作中，如果采用的是并联
电容器组，那么就会导致线路消耗更多电量；还有可能会导致线路电压过高，使
功率因数降低。

所以我们可以采用无功补偿的方法来提高系统输出功率，如果要
提高电源供给电流，则需要增加滤波装置来消除谐振和干扰；反之可以采取增大
输出设备容量或改变供电方式等措施。

（3）变压器容量和负载容量之间是否相
等问题也是一个重要因素了，当负荷增加时如果没有增大输电设备数量则就无法
保证无功消耗量；反之若负荷减少但同时又不考虑负载变化而只通过改变电源供
给电流大小或电压等级即可达到改善总能量因数的目的。

二、功率因数的提高原理在电力系统中的应用
1 在电力系统中提高功率因数的原理
在电力系统中，功率因数的提高是指的是通过改变电路的阻抗，从而使各部
分输出电压和电流达到最佳组合。

为了实现这一目标需要采用一系列措施来改善。

首先要确定电源与电网之间存在什么样联系（比如说有功损耗补偿、无功消耗以
及谐波等）；其次就是选择合理有效地运行方式以降低线路上不必要因素对其造
成影响；最后则是在系统中增加一些设备以便于减少功率因数的提高，从而使电
能质量得到保障并实现电力资源利用最大化。

在现代的电力系统中，功率因数提
高是一个非常重要且关键的问题，如果想要实现对电能质量和供电可靠性有影响
作用。

那么就必须要通过改变电网电压来使电力网运行更加稳定。

目前，功率因
数提高技术在我国已经得到了普遍应用，它不仅可以减少供电系统电能损耗、提
高电网电压质量和改善供电条件等方面发挥重要作用；而且还能够通过改变输电
线路上电压分布不均匀状况来减小输送容量不足对经济效益产生不良影响，使之
更有利于实现节能降耗目的。

2影响电力系统中功率因数提高技术的因素
在电力系统中，功率因数的提高，是一个非常重要的问题。

如果要使整个输
电网络运行更加安全稳定和经济性。

（1）机械因素对电能损耗有着一定程度上
的影响，例如：电动机转速变化会使得电机转矩变小而功率因数降低等。

其中在
电力系统中，功率因数的提高是一个重要问题。

（2）经济因素对电能质量有着
很大程度上的影响，在实际生活中，电力系统中使用大功率电器来满足要求时比
采用低功率设备会使成本增加很多；但是当电压、电流较小或者用电负荷较大时
会出现电网断相和过流现象而导致供电不正常等情况。

因此要想保证用户能够安
全稳定可靠地运行就必须提高功率因数。

（3）无功功率的降低会使输送的电压
增加，导致电能损耗增大。

因此要想提高电力系统中用电设备对电能质量方面要
求就必须减少用户输配电网中不必要环节和无用负载。

（4）无功功率的降低还
可以使输电线路输送容量增大，从而减少电力系统中设备投资和运行费用。

（5）降低电压，提高电能质量，从而也就减小了用电设备的损耗。

现在我国电力系统
中出现无功功率因数问题主要是由于没有采取有效措施来解决。

而如何改善电网
输出电流、有功功率和无功都一直都是人们研究的话题。

三、基于功率因数的提高原理在电力系统中的应用方法
1 在电力系统中提高功率因数的方法
（1）在功率因数校正环节中，首先要提高电源的输出电压，然后对无功补
偿进行调整。

（2）对于有源电路来说：如果采用晶闸管控制的话那么可以通过
改变其开关状态来实现。

但是这种方法也会产生谐波；若是用晶体管和导通器件
组成的线性回路就不能使用了；而采用电容型则能有效地消除或减小谐波及功率
因数，提高系统容量与效率、经济性及可靠性等性能。

（3）在功率因数校正环
节中，首先要保证电源的额定电压；其次是尽量减少负载上所消耗的无功，因为
感性负荷对电网有很大影响，选择合适的控制方式使无功补偿效果达到最佳。

2 在电力系统中提高功率因数的必要性
在电力系统中，功率因数的提高与降低都有关系。

首先，如果采用的是单相电压、三相电流或有功无功。

则从线路端输出电能要消耗掉；其次是用大容量变压器把用户所需要电转化为发电机和其他设备使用就必须耗费一定量的能源才能达到需求值了；最后还包括在输电网中会有大量谐波污染这些会造成电力系统中的电能质量下降等等问题都与功率因数降低有关，所以提高功率因数可以减少上述情况。

从上面的分析可以看出，在电力系统中，提高功率因数是非常重要而且有必要。

3 在电力系统中提高功率因数的对策
（1）提高功率因数。

在实际的工程中，电力系统应根据负荷变化，采取相对应的措施，来满足用电设备对电能质量和供电可靠性要求。

（2）加强电网管理与控制工作；要合理规划各种电源进线、各条线路接地方式；还要进行电压等级变换等无功补偿装置建设和改造工作等等都需要加大力度去做了改进。

另外还可以采用新技术、新方法来减少变压器损耗功率因数，提高电能质量。

（3）采用动态补偿技术。

在实际的工程中，经常使用的一种补偿方式就是静态瞬时功率因数法，这种方法是通过对发电机发出和电网输出电压进行测量得出结果并分析计算出相应数据来确定是否要改变变压器匝数、容量等参数以达到调压目的；然后根据这些资料算出变电所无功消耗量值从而计算各相负荷总有功损耗。

这种补偿方法是通过动态计算来确定有功和无功功率，从而实现了变压或均流的目的。

结论
在电力系统中，功率因数的提高非常重要、有意义，也很关键的。

通过提高线路电压来降低电能消耗。

现在人们生活水平不断地进步及工业技术飞速发展和人民对于电能质量要求越来越高，对电源用电设备提出了更高层、更深层以及更加苛刻的要求；在电网中电力系统要能够满足用户的用电量需求，所以说提高功率因数是一个重要且不可缺少的环节，也是一个很重要的环节。

本文通过对功率因数的提高原理在电力系统中的应用进行分析，希望对在电力体统中的提高功率因数给予不成熟的建议。

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