功率因数的补偿方法

功率因数的补偿方法

【摘要】功率因数的高低关系到输配电线路、设备的供电能力，也影响到其功率损耗。本文分析了影响功率因数的主要因素，也提出了功率因数补偿的理论分析，并探讨了提高功率因数的许多行之有效的方法。

【关键词】功率因数；有功功率；无功功率

【中图分类号】tf0【文献标识码】a【文章编号】2095-3089（2012）12-0137-01

引言

近年来节能工作越来越成为人们关注的焦点，有效合理的使用能源已成为实现能源的综合利用、促进企业发展、提高企业经济增长的质量和效益的有效途径。通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。对电网和电力用户来说，提高功率因数，减少无功电能损耗，对节能降耗具有十分重要的意义。

1功率因数的概述

在交流电路中，电压与电流之间的相位差（φ）的余弦叫做功率因数，用符号cosφ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosφ=p/s。

2影响功率因数的主要因素

（1）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备。

（2）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。

（3）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响。

3提高功率因数的方法

3.1合理选择和使用电气设备：异步电动机和变压器是电网中占用无功功率最多的电气设备。电网的总无功功率约70%用于异步电动机，10%～25%用于变压器。异步电动机的功率因数和效率都不是一个固定不变的数值，它随着电动机的负荷在较大范围内变化。负荷率约在80%左右时，电动机的功率因数和效率最高。低于80%时，电动机的功率因数就会下降；负荷率低于40%时，功率因数和效率将急剧下降，这时电动机做功不大，耗费无功功率和有功功率很多，造成电力的浪费，所以，我们把大电机小负载现象称为“大马拉小车”。为了合理配置电气设备，消除“大马拉小车”的现象，目前国家已在有关节能政策中明确规定，电动机正常使用负荷率低于40%和变压器低于30%时限期调整或更换，否则不得继续使用。

3.2改变电动机接线降压运行：消除“大马拉小车”现象，采用换小电动机的办法，使用起来经常遇到一些困难，如没有合适容量的电动机或更换后难于安装等等。这时采用改变电动机定子接线方式，由三角形改为星形降压运行，能使大电机变成小电机，起到与换用小电机的相同作用，这种方法适用于空载和轻载起动的场合，如金属切割机床中的车床等，国内外已广泛采用，为了适应负荷变化，把星形—三角形接线改为自动转换形式，即轻载时接成星形，重载时自动接为三角形，使电动机既能满足负载需要，又能节电。

这种方法只限于额定接线方式为三角形的电动机使用。由三角形改为星形，定子每相绕组电压下降为原来的13，容量为原来的40%左右。

3.3合理安排和调整工艺流程：对于异步电动机和各类弧焊变压器的空载运行应加以限制。我们把电动机不做功只空转叫做“跑空车”。因为，异步电动机空载时取用的无功功率等于满载时的60%—80%，如果有大量电动机“跑空车”，这个部门的平均功率因数一定会很低。但是“跑空车”现象到处可见，例如车床加工零件过程中，经常进行退刀、测量、调整和更换零件等操作，这些操作占整个作业时间的比例很大，高者可达50%左右，电能浪费很大，为此，对于空载运行时间较长的设备要加以限制。

3.4并联补偿电容：实际中可以使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补偿无功，即：在感性负载上并联电容器。以下为理论解释：在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载与电源之间原有的能量交换。并联电容器的主要缺点是只能成组投切，以致不能平滑调节其无功功率。但将它与同步电动机或svc实行联合补偿则可达到较理想的调节效果。它的另一缺点是其输出无功随安装母线电压降低而成平方的减少，这对系统稳定性显然是不利的。

3.5并联电抗器：并联电抗器也是一种重要的无功补偿装置。在感性无功补偿设备中，其造价较低，应优先选用。在超高压电网中，线路空载或轻载时大量充电功率过剩，采用并联电抗器补偿是必不

可少的。这一般可以通过采用高压和低压并联电抗器适当配合的补偿方式实现。在长距离输电线路上，高压电抗器具有限制过电压、分层平衡无功、有利于使用单相重合闸和提高系统稳定性的综合功能。低压电抗器的主要特点是易于投切，主要用于运行方式变化中无功平衡和电压调整。

3.6串联电容器：在超高压系统中使用串联电容补偿是不简单的，这是由其本身以及与系统间的相互作用的复杂性所决定的。这些问题包括有布置与接入方式的选择、电容器保护、线路保护配置、可能在某些运行方式下引起发电机的自磁、自发振荡以及次同步谐振等等。近年来在电容器保护装置的设计以及开发防止次同步谐振的措施等方面不断取得的进展，在维持串联电容器使用折增长速度方面已经起了重要作用。

参考文献

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