如何提高电网的功率因数

如何提高电网的功率因数

摘要：该文主要对影响电网功率因数的原因进行分析介绍，在此基础上给出相应解决方法和措施，并简要说明提高功率因数的意义和作用。

关键词：功率因数意义和作用电网

电网功率因数过低则会影响到电网安全和电能质量，而提高用户功率因数，不仅能有效改善电网在电力运输过程中的功率、电能损耗情况和供电质量，还能有效提高用户用电设备的功效，降低其电能消耗。因此如何提高用户功率因数，这已成为供电部门所面临的重要问题。

1 提高电网功率因数的意义

（1）改善电压质量。提高电网功率因数后，能有效降低30%左右的负载电流，这能降低开关设备、导线等设备的温度，增加了电气设备利用率，增强了设备运行可靠性和安全性，通过抑制谐波作用，提高电网的配变容量，减少电能传输过程中的无功功率，减少电能损失和电压波动，从而提高电压质量。

（2）降低电网线损率。由于电网线路损耗情况和电流二次方是正比关系，提高功率因数会降低线路电流，维持电压稳定，降低电能在传输过程中的线路损耗。因而提高功率因数对降低电网线损率有较

大意义。

（3）降低用电成本。从用户角度来看，依据国家对电费调整的相关规定，不同功率因数的电费收取办法也不同，若功率因数超过相关规定标准时，可对用户执行低收费管理办法，若功率因数低于相关规定标准时，需对用户进行罚款处理，并执行高收费管理办法，有效降低用电成本。

2 影响功率因数的原因

2.1 变压器与电动机对无用功率的消耗

功率因数(cosφ=P/S)产生的主要原因是由于在交流设备的运行过程当中，不仅要消耗有功功率，还要消耗无功功率，由S2=P2+Q2可得，在功率P一定的情况下，减少无功功率Q会相应增加功率因数[1]。而异步电动机所消耗的无功功率为空载和负载所消耗的功率总和，而异步电动机因其特殊的结构特性需要消耗过多的无功功率，因此若要提高其功率因数，则应在最大限度上加大异步电动机的负载率，尽量避免其出现空载以及低负载现象的发生。

2.2 供电电压高于规定范围

若供电电压超出额定电压10%时，会因为磁路饱和而使得无功功率迅速增加30%左右，若供电电压低于额定电压时，会因为无功功率的下降而增加功率因数，但电压过低会对设备的正常运行产生影响

[2]。因而，提高功率因数应在保证电力系统的供电电压稳定前提下进行。

3 提高功率因数的方法

3.1 安装补偿设备

通过在高耗能用户或者是供电设备线路上并联电容器，实现无功补偿，增加设备功率因数，其容量计算方式如式（1）所示。

在公式（1）中，Q表示需要进行补偿的无功功率大小，P表示有功负荷的平均值，cosφ1表示在补偿前的功率因数大小，cosφ2表示在补偿后的功率因数大小，在操作过程中，应该按照相应的标准计算出所需补偿的无功功率[3]。假如用户已经安装了并联电容器，使得用户的负荷功率因数从cosφ1提高到cosφ2，在有功功率以及电压不变的条件下，供电线路和变压器的损耗所降低的百分数△P则可以用公式(2)进行计算。

而供电线路的有功功率损耗减少的数值△PL可用式（3）进行计算。

对于变压器中的铜损减少值△Pcu可用式（4）进行计算。

公式中的P表示输送有功功率，U表示线路电压，R表示线路电阻，△Pcur表示变压器额定铜损，S1表示变压器运行时的负载，Sr 表示变压器的额定容量，假如用户已经安装了容量是QB的无功补偿设备，那么它在t时间段内所减少的有功功率损耗电量△W可用公式（5）进行近似计算[4]。

公式（5）中的KQ表示无功功率经济当量，也就是变压器每降低一个单位的无功功率消耗，所引起的有功功率下降值。

3.2 提高系统自然功率因数

一般负载性质及有功功率在总功率中所占的百分比会影响功率因数的高低。而在电力系统中，大部分负载都是感性负载，其功率因数的变化区间在0-1之间。如果可以就地对用户负载所需的无功功率进行补偿，或者是通过对容性负载与感性负载之间的能量进行交换处理，使其减少与电源之间的交换，那么将会极大地减少供电损失。

4 结语

该文通过分析无功功率的影响因素，提出如何提高电网功率因数的可行办法，运用安装无功补偿设备和改进优化配电设备方法，从多方面改进电网输电质量和供电安全，可有效降低设备能耗，降低供电企业成本和用户电费，减轻环境压力和对资源需求，对提高社会效益和环境保护具有重要意义。

参考文献

[1] 曾萍,陈谦.低压配电系统无功功率补偿装置的故障分析与技术改进[J].科技资讯,2010(6).

[2] 潘宗英,高和平.低压电网无功功率补偿方法的初探[J].重庆工贸职业技术学院学报,2011(3).

[3] 王举,刘泳明,向普及,等.电力系统提高功率因数的必要性及其补偿途径[J].仪器仪表用户,2009(5).

[4] 王正风,徐先勇,司云峰.电力系统无功功率的最优分布——等网损微增率准则和最优网损微增率准则的接合[J].现代电力,2010(6).