功率因数的补偿与分析
课程设计任务书课题六——功率因数补偿的分析与研究指导教师
天津理工大学
自动化与能源工程学院电工与电子实验中心
电路课程设计说明书
课程名称：电路课程设计
设计题目：功率因数补偿的分析与研究院系：自动化学院电气系
班级：08电气2班
设计者：老头
学号：
指导教师：
设计时间：2010年5月1日—12日
天津理工大学自动化学院电路课程设计任务书
功率因数的补偿与分析目录
方法一————————P4
方法二————————P9
创新设计———————P16
研究型课程设计——功率因数补偿的分析和研究
方法一、创建Simulink仿真模型
（1）创建模型
按照电路图1-1，可得出实验原理图1-2，根据创建Simulink模型的方法和步骤，搭建功率因数的补偿和提高的仿真模型，如图1-3所示，文件名ex.mdl。
图1-1
图1-2
（2）仿真参数的设置
交流电压源——Peak Amplitude 设置220*sqrt （2），频率为50Hz ，初相位为
。
日光灯、镇流器的等效电路参数设置——采用RLC 串联支路模型，R 取293.76欧姆，L 取1.47H ，C 取inf 。
并联电容参数的设置——采用RLC 串联支路模型，R 取哦，L 置0，C 分别设置为所需要的值：0.46F μ，4.1F μ，4.6F μ，8.1F μ和11.9F μ。
开关的设置——缓冲器R 设为inf ，C 设为inf ，初始状态设为1，switching times 设为0.05s ；功率测量的基波频率设为50Hz ；RMS 测量模块的基波频率均设为50Hz 。仿真参数的设置：仿真的start time 为0，stop time 为0.1；求解器设为步长ode23s ，其他为默认值设置。
（3）仿真结果检查仿真模块，在确认参数的设置和模块当的连接确保无误的情况下，启动仿真，其中C=4.6F μ。
图1-3
（b）有功功率和无功功率的波形
（c）电容支路电流
（d）日光灯、镇流器支路电流
（4）分析结果
利用电力系统分析模块Powergui 的分析结果如图4-1
所示。
（e ）电源支路总电路波形
图4-1
（5）创建分析报告
利用电力系统分析模块Powergui 的创建分析报告功能，形成的分析报告结果如下：
SimPowerSystems Report.generated by powergui,05-May-201008:58:55
Model :C:\Users\lvxiang\Desktop\课程设计\untitled.mdl.[1]Steady-State voltages and currents:States at 50Hz :Il_日光灯等效电路=0.402Arms -57.54°Uc_补偿电容=
220Vrms
-0.00°
Measurements at 50Hz :Upq =220V rms 0.00°U
=
220V rms
0.00°
总电流I =
0.2168A rms
-5.62°
日光灯电流IL
=0.402A rms -57.54°电容电流Ic =
0.3179A rms 90.00°
电流Ipq =
0.2168A rms
-5.62°
Sources at 50Hz :
交流电压源=220V rms
0.00°Nonlinear elements at 50Hz :
U_Breaker =0.009538V rms 90.00°I_Breaker
=
0.3179A rms
90.00°
[2]Initial values of States Variables:NONLINEAR ELEMENTS :U_Breaker =0.009538V rms 90.00°I_Breaker
=
0.3179A rms
90.00°
[3]Machine Load Flow solution:
（6）仿真数据分析
用同样的方法，可以分别测出电容为4.1F μ，4.6F μ，8.1F μ和11.9F μ时的数值，结果如
从表6-1的数据我们绘制出电源支路电流I 和并联电容值的关系曲线如图6-1所示。
有仿真结果分析可知：感性负载在并联电容后，两端的电压不变，日光灯支路的电流不变，电路的有功功率也不变；电容支路的电流随电容值得增大而增大，并联后的总电流先随并联电容值的增加反而减小，达到某一最小值之后，随电容值得增加而增大。
方法二、编写M 文件
（1）、并联电容前的电路分析
clear,close all,format compact
R=293.76;w=100*pi;L=1.47;Zl=j*w*L;Z=R+Zl;Us=220*exp(0*j*pi/180);I=Us/Z;
display('并联电容前RL 支路的电流Iz')Iz=abs(I)
display('并联电容前RL 之路的阻抗角a')a=atan(imag(I)/real(I))*180/pi display('并联电容前的功率因数')cos(angle(I))display('Us Iz')disp('幅值'),disp(abs([Us I]))disp('相角'),disp(angle([Us I])*180/pi)ha=compass([Us/220I]);set(ha,'linewidth',4)
图6-1
运行结果如下：
并联电容前RL 支路的电流Iz Iz =0.4020
并联电容前RL 之路的阻抗角a a =
-57.5396
并联电容前的功率因数ans =
0.5367Us Iz
幅值220.00000.4020相角0-57.5396相量图如图
1-1
（2）、并联电容后的电路分析1）%C=0.46F
μC1=0.46e-6;C2=4.1e-6;C3=4.6e-6;C4=8e-6;C5=11.9e-6;
Zc1=1/(j*w*C1);Zc2=1/(j*w*C2);Zc3=1/(j*w*C3);Zc4=1/(j*w*C4);Zc5=1/(j*w*C5);
Zz1=(Z*Zc1)/(Z+Zc1);Zz2=(Z*Zc2)/(Z+Zc2);Zz3=(Z*Zc3)/(Z+Zc3);Zz4=(Z*Zc4)/(Z+Zc4);Zz5=(Z*Zc5)/(Z+Zc5);%C=0.46F
μdisplay('并联电容C1=0.46后总电流Iz1的幅值，单位：A ，')Iz1=Us/Zz1,abs(Iz1),
display('并联电容C1=0.46后总电流的相位a1，单位：度')a1=atan(imag(Iz1)/real(Iz1))*180/pi
图1-1
display('并联电容C1=0.46后C支路的电流Ic1，单位：A,')
Ic1=Us/Zc1,abs(Ic1),
display('并联电容C1=0.46后总电容C支路的相位a1c，单位：度')
acl=atan(imag(Ic1)/real(Ic1))*180/pi
display('并联电容C1=0.46后的功率因数')
cos(angle(Iz1))
disp('Us Iz1Ic1')
disp('幅值'),disp(abs([Us Iz1Ic1]))
disp('相角'),disp(angle([Us Iz1Ic1])*180/pi)
ha=compass([Us/300Iz1Ic1]);
set(ha,'linewidth',4)
运行结果如下：
并联电容C1=0.46后总电流Iz1的幅值，单位：A，
Iz1=
0.2157-0.3074i
ans=
0.3755
并联电容C1=0.46后总电流的相位a1，单位：度
a1=
-54.9351
并联电容C1=0.46后C支路的电流Ic1，单位：A,
Ic1=
0+0.0318i
ans=
0.0318
并联电容C1=0.46后总电容C支路的相位a1c，单位：度
Warning:Divide by zero.
acl=
-90
并联电容C1=0.46后的功率因数
ans=
0.5745
Us Iz1Ic1
幅值
220.00000.37550.0318
相角
0-54.935190.0000
相量图如图2-1
图2-1
2）%C=4.1F
display('并联电容C2=4.1后总电流Iz2的幅值，单位：A，')
Iz2=Us/Zz2,
abs(Iz2),
display('并联电容C2=4.1后总电流的相位a2，单位：度')
a2=atan(imag(Iz2)/real(Iz2))*180/pi
display('并联电容C2=4.1后C支路的电流Ic2，单位：A,')
Ic2=Us/Zc2,abs(Ic2),
display('并联电容C2=4.1后总电容C支路的相位a2c，单位：度')
acl=atan(imag(Ic2)/real(Ic2))*180/pi
display('并联电容C2=4.1后的功率因数')
cos(angle(Iz2))
disp('Us Iz2Ic2')
disp('幅值'),disp(abs([Us Iz2Ic2]))
disp('相角'),disp(angle([Us Iz2Ic2])*180/pi)
ha=compass([Us/300Iz2Ic2]);
set(ha,'linewidth',4)
分析结果如下：
并联电容C2=4.1后总电流Iz2的幅值，单位：A，
Iz2=
0.2157-0.0558i
ans=
0.2228
并联电容C2=4.1后总电流的相位a2，单位：度
a2=
-14.4971
并联电容C2=4.1后C支路的电流Ic2，单位：A,
Ic2=
0+0.2834i
ans=
0.2834
并联电容C2=4.1后总电容C支路的相位a2c，单位：度
Warning:Divide by zero.
acl=
-90
并联电容C2=4.1后的功率因数
ans=
0.9682
Us Iz2Ic2
幅值
220.00000.22280.2834图2-2
0-14.497190.0000
相量图如图2-2
3）%C=4.6F
display('并联电容C3=4.6后总电流Iz3的幅值，单位：A，')
Iz3=Us/Zz3,
abs(Iz3),
display('并联电容C3=4.6后总电流的相位a3，单位：度')
a3=atan(imag(Iz3)/real(Iz3))*180/pi
display('并联电容C3=4.6后C支路的电流Ic3，单位：A,')
Ic3=Us/Zc3,abs(Ic3),
display('并联电容C3=4.6后总电容C支路的相位a3c，单位：度') acl=atan(imag(Ic3)/real(Ic3))*180/pi
display('并联电容C3=4.6后的功率因数')
cos(angle(Iz3))
disp('Us Iz3Ic3')
disp('幅值'),disp(abs([Us Iz3Ic3]))
disp('相角'),disp(angle([Us Iz3Ic3])*180/pi)
ha=compass([Us/300Iz3Ic3]);
set(ha,'linewidth',4)
运行结果如下：
并联电容C3=4.6后总电流Iz3的幅值，单位：A，
Iz3=
0.2157-0.0212i
ans=
0.2168
并联电容C3=4.6后总电流的相位a3，单位：度
a3=
-5.6186
并联电容C3=4.6后C支路的电流Ic3，单位：A,
Ic3=
0+0.3179i
ans=
0.3179
并联电容C3=4.6后总电容C支路的相位a3c，单位：度Warning:Divide by zero.
-90
并联电容C3=4.6后的功率因数
ans=
0.9952
Us Iz3Ic3
幅值
220.00000.21680.3179
相角
0-5.618690.0000
相量图如2-3
4）%C=8.1
display('并联电容C4=8.1后总电流Iz4
的幅值，单位：A，')
Iz4=Us/Zz4,
abs(Iz4),
display('并联电容C4=8.1后总电流的相位a4，单位：度')
a4=atan(imag(Iz4)/real(Iz4))*180/pi
display('并联电容C4=8.1后C支路的电流Ic4，单位：A,')
Ic4=Us/Zc4,abs(Ic4),
display('并联电容C4=8.1后总电容C支路的相位a4c，单位：度')
acl=atan(imag(Ic4)/real(Ic4))*180/pi
display('并联电容C4=8.1后的功率因数')
cos(angle(Iz4))
disp('Us Iz4Ic4')
disp('幅值'),disp(abs([Us Iz4Ic4]))
disp('相角'),disp(angle([Us Iz4Ic4])*180/pi)
ha=compass([Us/300Iz4Ic4]);
set(ha,'linewidth',4)
运行结果如下：
并联电容C4=8.1后总电流Iz4的幅值，单位：A，
Iz4=
0.2157+0.2138i
ans=
0.3037
并联电容C4=8.1后总电流的相位a4，单位：度
a4=
44.7375
并联电容C4=8.1后C支路的电流Ic4，单位：A,
Ic4=
图2-3
0+0.5529i
ans=
0.5529
并联电容C4=8.1后总电容C支路的相位a4c，单位：度
acl=
-90
并联电容C4=8.1后的功率因数
ans=
0.7103
Us Iz4Ic4
幅值
220.00000.30370.5529
相角
044.737590.0000
相量图如图2-4
5）%C=11.9
display('并联电容C5=11.9后总电流Iz5的幅值，单位：A，')
图2-4 Iz5=Us/Zz5,
abs(Iz5),
display('并联电容C5=11.9后总电流的相位a5，单位：度')
a5=atan(imag(Iz5)/real(Iz5))*180/pi
display('并联电容C5=11.9后C支路的电流Ic5，单位：A,')
Ic5=Us/Zc5,abs(Ic5),
display('并联电容C5=11.9后总电容C支路的相位a5c，单位：度')
acl=atan(imag(Ic5)/real(Ic5))*180/pi
display('并联电容C5=11.9后的功率因数')
cos(angle(Iz5))
disp('Us Iz5Ic5')
disp('幅值'),disp(abs([Us Iz5Ic5]))
disp('相角'),disp(angle([Us Iz5Ic5])*180/pi)
ha=compass([Us/300Iz5Ic5]);
set(ha,'linewidth',4)
运行结果如下：
并联电容C5=11.9后总电流Iz5的幅值，单位：A，
Iz5=
0.2157+0.4833i
ans=
0.5293
并联电容C5=11.9后总电流的相位a5，单位：度
a5=
65.9457
并联电容C5=11.9后C支路的电流Ic5，单位：A,
Ic5=
0+0.8225i
ans=
0.8225
并联电容C5=11.9后总电容C支路的相位a5c，单位：度
Warning:Divide by zero.
acl=
-90
并联电容C5=11.9后的功率因数
ans= Array
0.4076
Us Iz5Ic5
幅值
220.00000.52930.8225
相角
065.945790.0000
相量图如图2-5
图2-5
总结：与方法一比较，可见两种方法得到的结果是一致的。
三、创新设计
后的电路特性的变化，但无法使用方法一，我们可以比较电路并联电容前和串联C=4.6F
将并联不同阻值的电路特性进行比较，故进行如下改进，仿真电路如图3-1所示。
图3-1
1）、我们知道电容的串联的等效容值为各电容值相加，如图3-2
2）、由此我们对仿真图做如下改进，如图3-1的部分截图图3-3所示
图3-2
AB 两端的等效电容值为：
C C C C
n
21AB
+???++=
开关的设置——开关1，缓冲器R 设为inf ，C 设为inf ，初始状态设为1，switching times 设为0.03s ；开关2，缓冲器R 设为inf ，C 设为inf ，初始状态设为1，switching times 设为0.06s ；开关3，缓冲器R 设为inf ，C 设为inf ，初始状态设为1，switching times 设为0.09s ；开关4，缓冲器R 设为inf ，C 设为inf ，初始状态设为1，switching times 设为0.12s ；开关5，缓冲器R 设为inf ，C 设为inf ，初始状态设为1，switching times 设为0.15s ；仿真时间的Start time 改为0，stop time 改为0.18，其它参数同方法一。我们可以得到表3-1：
表3-1
3）、仿真结果
如方法一进行仿真，仿真结果如下：
（a ）、电源电压的波形
时间T/s 接入电容值C F
/μT=0.00~0.03C=0.46+3.64+0.5+3.5+3.8=11.9T=0.03~0.06C=0.46+3.64+0.5+3.5=8.1T=0.06~0.09C=0.46+3.64+0.5=4.6T=0.09~0.12C=0.46+3.64=4.1T=0.12~0.15C=0.46T=0.15~0.18
未接入电容
将C1，C2，C3，C4，C5分别设为：
C1=3.8F μ，C2=3.5F μ，C3=0.5F μ，C4=3.64F μC5=0.46F
μ图3-3
（b）、有功功率和无功功功率
（c）、电容支路的电流
（d）、日光灯、镇流器支路的电流
（e ）
、电源支路的电流
（4）、结果分析
我们与方法一的表6-1比较（注意：图（a ），（b ），（c ），（d ），（e ）中电容值随时间的增加而减小）。
表6-1
由图（e)我们可以更直观的得出并联后的总电流先随并联电容值得增加而减小，达到某一最小值之后，随电容的增加而增大，与表中I 变化趋势相同，与图6-1大体相近。
F
C/ I/A
/A I
C
/A
I
L
P/W
U/V
a b a b a b a b a S 开路0.40180.4020.00000.0000.40.447472200.460.37550.3760.03180.0320.40.447472204.10.22280.2230.28340.2840.40.447472204.60.21680.2170.31790.3180.40.447472208.10.30860.3090.55980.5600.40.4474722011.9
0.5293
0.530
0.8250
0.825
0.4
0.4
47
47
220
提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义和方法 摘要：在供电过程中，用户功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗；关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约电能和整个供电区域的供电质量。提高电力系统功率因数对于企业效率、国民经济、节约能源有重要的现实意义。文章从功率因数提高的现实意义、影响电网功率因数的主要原因、低压无功补偿的几种实用方法、功率因数自动跟踪补偿多角度作了分析论述。提出了：功率因数补偿要因地制宜，根据实际情况灵活地采取补偿措施，从补偿设备的“硬件”上和电力设备使用管理的“软件”上同时进行，提高功率因数，减少电力损耗、节约能源，保障供电质量。 关键词：功率因数；节约电能；供电质量；自然功率因数；补偿方法；自动跟踪补偿； 1 前言 功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。功率因数是交流电路的重要技术数据之一。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9～1之间。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。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、用电设备的充分利用，有着显著的影响。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效地搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，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 功率因数及其意义 2.1 功率因数 所谓功率因数，是指任意无源二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其电流I之间的位相差的余弦。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率，P=UIcosΦ。在交流电路中，负载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。
功率因数补偿的原理方法及意义
功率因数补偿 功率因数补偿概述 功率因数补偿的理论分析 功率因数补偿方法 功率因数补偿的意义 编辑本段功率因数补偿概述 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。 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中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。减少了无功功率在电网中的流动，可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这种措施称作功率因数补偿。 由于功率因数提高的根本原因在于无功功率的减少，因此功率因数补偿通常称之为无功补偿。 在大系统中，无功补偿还用于调整电网的电压，提高电网的稳定性。 在小系统中，通过恰当的无功补偿方法还可以调整三相不平衡电流。按照wangs定理：在相与相之间跨接的电感或者电容可以在相间转移有功电流。因此，对于三相电流不平衡的系统，只要恰当地在各相与相之间以及各相与零线之间接入不同容量的电容器，不但可以将各相的功率因数均补偿至1，而且可以使各相的有功电流达到平衡状态。 编辑本段功率因数补偿的理论分析 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效
率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。 (1)最基本分析：拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。在这个例子中，功率因数是0.7(如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2)基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3)高级分析：在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而提高系统运行效率。 编辑本段功率因数补偿方法 无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就是以KVAR 为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见。也就是因为这个电感性的存在，造成了系统里的一个KVAR值，三者之间是一个三角函数的关系 KVA的平方=KW的平方+KVAR的平方 简单来讲，在上面的公式中，如果今天的KVAR的值为零的话，KVA 就会与KW相等，那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9～1之间，低于0.9，或高于1.0都需要接受处罚。这就是为什么我们必须要把功率因数控制在一个非常精密的范围，过多过少都不行。 供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义 电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数 如图2所示图中
无功补偿及功率因数知识
交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说没有消耗电能，即为无功功率。当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性电抗，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为无功补偿。 配电网中常用的无功补偿方式有哪些？ 无功补偿可以改善电压质量，提高功率因数，是电网采用的节能措施之一。配电网中常用的无功补偿方式为：在系统的部分变、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置；在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿。 1、就地补偿 对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。 2、分散补偿 当各用户终端距主变较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。 3、集中补偿 变电站内的无功补偿，主要是补偿主变对无功容量的需求，结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定；110KV变电站可按15%-20%来确定。 4、调容方式的选择 (1)长期变动的负荷 对于建站初期负荷较小，以后负荷逐渐增大的情况，组装设无载可调容电容器组。户外安装时可选用可调容集合式电容器；户内安装时可选用可调容柜式电容器装
提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义和方法 1.功率因数 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 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据,功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数, 功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。 电能占企业成本的5％～30％，有些企业占得更高。因此如何提高电能的利用率和使用效率，保证电能质量，是企业节能提效的重要手段。绝大多数企业是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，因此企业的能源消耗中无功能源消耗占了很大成份。尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。对于企业而言，供电损耗主要是电动机损耗、低压线路损耗、高压线路损耗和变压器损耗。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。电动机损耗（即效率）是电动机本身固有的，目前Y系列的电动机的效率一般都在85％～95％。但电动机的功率因数将影响整个电网的效率。用电系统装设无功补偿设备，提高功率因数，对于企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行具有极为重要的意义 2.影响功率因数的主要因素 异步电动机和电力变压器。异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无 功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成,改善异步电动机的功率因 数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成 份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。因而,为了改善电力系统和企 业的功率因数,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。 供电电压。当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将 增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般工厂的无功 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。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。 3.提高功率因数的意义 ⑴提高功率因数可以提高设备的利用率 由于有功功率：P=UI COSφ,当U和I为定值时,P∞COSφ,这就是说在电源 提供同样的视在功率UI情况下,有功功率P与功率因数COSφ的大小成正比。 我们知道,电源设备的容量都是根据额定电压UN和额定电流IN确定的,因 此其额定视在功率为SN=UN IN。它表示该设备允许输出的最大有功功率,换句话 说,假如负载COSφ=1,P=UN IN COSφ=UN IN=SN,此时电源的容量全部转换成有
工厂无功功率因数的补偿
工厂无功功率因数的补 偿 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
许多企业一般都是在企业内部配电室里二次侧的千伏母线上集中安装一些电容器柜，对变配电系统的无功功率进行补偿，这对于提高企业内部的供电能力，节约变配电损耗都有积极作用。可是，由于企业内部的电动机大都通过低压导线连接，即在供配电线路的未端，分散在各个生产车间里面，形成了企业内部的输配电网络，其结果造成大量的无功电流仍然在企业内部的输配电线路中流动，所造成很大的损耗。由此，企业尽可能提高自然功率因数外，还必须采取分组补偿和就地补偿等措施，来提高功率因数，最终实现节能降耗的目的。 二、现状 在二十五家企业中，抽查了他们的变压器和总共119条输配电线路运行情况，绝大多数企业能将自己变电系统中的功率因数补偿到以上的规定指标，以免被罚款。这就是说在功率因数的补偿工作中，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以上，而补偿差些的单位其输配电线路大部分功率因数在以下，如温州某皮革有限公司（以下简称A公司）抽查七条输配电线路，有五条在以下的，而温州某钢业有限公司（以下简称B公司）的一条输配电线路的功率因数只有。综合这些单位被抽查的输配电线路的功率因数，在以上的约占52%，在～之间的约占27%，在以下的约占21%。 可见分组补偿和就地补偿做得远远不够，这主要是企业对功率因数认识不足引起的，如B公司企业规模较大，企业内有二级变压从35KV变 10KV，到车间再变至380V，有企业变电站，中心控制室，全电脑控制显示，其设施和环境可谓一流，但检查发现其补偿就有问题，将无功补偿
功率因数的实际意义
提高功率因数的实际意义 1．对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cos?中的cos?=1；但是当负载为感性或容性时，cos?<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。 2．对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cos? ，因为I=P./V/ cos?，所以Pl=R*P./V/cos?（V是负载端电压的有效值）。由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cos?会降低输电线上的功率损耗！ 在实际中，提高功率因数意味着： 1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。 2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cos?=0.5时的损耗是cos?=1时的4倍。 3) 能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。 4) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。 5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cos?也就使发电机能多出有功功率。 在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。 在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。 三．提高负载因数的几种方法 可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法： 提高自然因数的方法： 1). 恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。 2). 对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。 3). 避免电机或设备空载运行。 4). 合理配置变压器，恰当地选择其容量。 5). 调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。
功率因数与无功补偿
功率因数与无功补偿 发表时间：2009-11-25T11:02:58.357Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年7月上旬刊供稿作者：刘志军[导读] 功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一刘志军（河南巩义中孚实业有限公司博奥分公司电气项目部）摘要:企业电力系统中感性负荷居多，它们增加了系统中的无功吸收，减少了系统容量的有效利用，我们可以利用电容器组来补偿系统的无 功吸收，提高功率因数，合理利用系统设备容量。关键词：功率因数无功功率有功功率 0 引言 功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。 1 有功功率和无功功率 企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。 2 功率因数 功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°；当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。 3 有功功率和无功功率的三角关系 上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负何的无功吸收？ 4 提高功率因数的意义 由上述3可以看出，要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。那就要提高用电设备的功率因数。当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：①系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；②由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；③因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；④对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；⑤由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。所以，我们必须提高供电系统的功率因数。 5 提高功率因数和无功补偿 企业的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加就地补偿电容，不但可以使线路及配电装置的输送电流减小，而且还可以减少有功损耗，减少初期的投资容量。下面给出异步电动机的无功补偿计算公式，以供大家参考：设补偿前电动机的无功功率为Q1，补偿电容器后的无功功率为Q2，则补偿电容器的无功功率为: Qc=Q1-Q2=P1(tanφ1-tanφ2)= 式中：P1、P2为电动机运行时输入/输出的有功功率，η为电动机运行时的效率，φ1、φ2为电容器补偿前后的功率因数角。 补偿前的功率因数：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe为电动机额定负载时的功率因数，可从产品目录中查得，k为电机定子电流负载率，k=I1/Ie，其中I1为电机运行时的实测定子电流（A），Ie为电机的额定电流（A）。 补偿后的功率因数一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不经济，确定了所需补偿的无功功率Qc之后，那么补偿电容量C= 式中：f为电源频率（Hz），Ue为电机额定电压（V），Qc为电容补偿的无功功率（Var）。 注意：个别补偿的电容容量应根据电动机的功率、负载率及电网情况适当考虑，避免过补偿或欠补偿状态的出现。 6 补偿方式 工业企业中常用的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和单个补偿。企业电力系统的补偿方式的选择，要视企业的具体情况而定。比如：从无功就地平衡来说，单个补偿的效果最好（单个补偿应用于大容量、长期运行、无功功率需要较大的设备，或者输电线路较长的设备，不便于实现分组补偿的场合，这种方式可以减少配线电流，导线截面，配电设备的容量），不论采取什么样的补偿方式，补偿电容必须选择适当，而这一切都是为了提高电力系统的功率因数。 7结束语
功率因数过补偿
功率因数过补偿 由于大部分用电负荷都是感性的，未补偿前功率因数为滞后，如果为补偿无功电流而投入的电容器过多，则会使功率因数变为超前，这就是过补偿。在过补偿的情况下，系统中出现容性的无功电流，使视在电流增大，因此使系统的损耗加大，多投入了电容器反而使系统损耗加大当然不是好事。另外，由于投入电容器会使电压升高（这里电压升高主要是因为供电线路的电感及变压器的漏感造成，与同步发电机的关系不大），在过补偿的情况下电压进一步升高，在夜间负荷较低电网电压较高的情况下影响更大。因此人们总是不希望发生过补偿。 但是事物都有两面性，过补偿不一定总是坏事。 通常的补偿装置都是安装在变压器的低压侧，在低压侧进行检测并进行控制将负荷的无功电流补偿掉，却无法补偿变压器自身的无功电流。一般人总认为变压器自身的无功只能在高压侧进行补偿，其实不然，通过在低压侧适量过补偿的办法，同样可以补偿变压器自身的无功电流。因为变压器属于理想元件，所谓理想元件就是能量传送没有方向的元件，同一台变压器，如果将高压侧接电源低压侧接负荷就是一台降压变压器，如果将低压侧接电源高压侧接负荷就是一台升压变压器。根据这个原理，对变压器进行无功补偿在低压侧进行与在高压侧进行没有区别。 对于为降低用户力率电费（功率因数调整电费）而安装的无功补偿装置，如果不采取适量过补偿的方法，就有可能出问题。 设某一单位，变压器为S7-500KV A，高压计量，用电设备主要是金属切削机床，一班生产，无夜班，每周5天生产，不生产时无负荷，月均用电量为2万度。未安装补偿装置之前月平均功率因数为0.5，按功率因数0.9为标准值需加收45%的力率电费。按功率因数0.85为标准值需加收35%的力率电费。 假定安装补偿装置后，在生产期间可以将低压侧功率因数补偿到0.95，停产期间由于无负荷没有电容器投入。那么根据cos（x）=0.95 我们可以算出x=18.2°, sin（x）=0.31 无功与有功的比值为0.31/0.95=0.33 由负荷形成的无功电量为20000×0.33=6600 度。 由于该单位是高压计量，因此变压器自身的无功电流也会使无功表走数。该单位的变压器为500KV A，按空载电流2%计算则变压器的无功功率为500×2% =10Kvar，每月形成的无功电量为10×24×30 = 7200 度，每月的总无功电量为6600+7200=13800度，无功与有功的比值为13800/20000=0.69即tg（x）=0.69 ，x=34.6°，cos（x）=0.82，还是要交利率电费。 从以上的分析我们可以看出，对于这样的用户，不补偿变压器自身的无功电流是不可能消除力率电费的。 解决的方案有三种: 方案1，在变压器的高压侧固定接一台10Kvar的高压电容器，这种方案为保证安全性较难操作。 方案2，在变压器的低压侧固定接一台10Kvar的低压电容器，这就是一种低压侧过补偿方法，并且这台电容器可以装在补偿装置柜内，比方案1的操作简单。但是要注意，这台电容器的电源线必须单独引出接在补偿装
无功补偿的意义及原理
四、无功补偿的意义及原理 人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点： （1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗； （2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，提高输电能力； （3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。 （一）．无功补偿的物理意义 无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
怎样提高功率因数
关于提高功率因数的研究 1、什么叫功率因数？ 有功功率和视在功率的比叫功率因数。 2、提高功率因数的意义。 提高功率因数非常重要：①可减少有功损失；②减少电力线路的电压损失，改善电压质量；③可提高设备利用率；④可减少输送同容量有功的电流，因而可使线路及变电设备的容量降低。 3、提高功率因数的方法？ 提高功率因数的方法有：①提高自然功率因数，包括合理选择电器设备．避免变压器轻载运行，合理安排工艺流程，改善机电设备的运行状况；②通过人工补偿提高功率因数、最常用的是并联电容器补偿。并不是经补偿后的功率因数越高越好，因为补偿装置消耗有功发出无功，随着补偿容量的增加，其有功损耗也增加，初投资增大。就经济运行角度而言，补偿后的功率因数过高或过低均会使总功率损耗增加；若补偿功率因数恰当，能使总有功损耗最小，此时的补偿容量及功率因数称为按经济运行原则确定的补偿容量及功率因数。 并联移相电容提高功率因数 由于我公司实际生产工艺中没有使用同步电机，所以我们采用并联移相电容器的方式进行功率因数补偿。 （一）、补偿方式的选择： 根据移相电容器在工厂供电系统中的装设位置，①、有高压集中补偿、②、低压成组补偿和③、低压分散补偿三种方式。 高压集中补偿是将高压移相电容器集中装设在变配电所的10KV母线上，这种补偿方式只能补偿10KV 母线前（电源方向）所有线路上的无功功率。 低压分散补偿，又称个别补偿，是将移相电容器分散地装设在各个车间或用电设备的附近。这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率，因此它的补偿范围最大，效果也较好。但是这种补偿方式总的设备投资较大，且电容器在用电设备停止工作时，它也一并被切除，所以利用率不高。现有我厂没有采用。 低压成组补偿是将移相电容器装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的车间变电所主变压器和厂内高压配电线及前面电力系统的无功功率，其补偿范围较大。由于这种补偿能使变压器的视在功率减小从而使变压器容量选得小一些，比较经济，而且它安装在变电所低压配电室内，运行维护方便。同时由于我厂存在谐波源，车间变压器的存在，也起到了隔离和衰减谐波的作用。有利于低压移相电容器的安全稳定运行。 4、影响我厂功率因数的主要原因及对策： 一、异步电动机对功率因数的影响 我厂绝大部分动力负荷都是异步电动机, 异步电动机转子与定子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素,而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动
浅谈电网中功率因数及无功补偿
浅谈电网中功率因数及无功补偿 摘要：介绍电力系统中影响电网功率因数的主要因素以及无功补偿的方法。实现节能、减排、低碳环保。 关键字：电网、功率因数、无功补偿、节能 前言 在电力系统中，由于许多设备大多都是感性负载，在运行中不仅要消耗有功功率，设备本身也消耗无功功率，从而使功率因数降低。功率因数的提高直接影响电网供电质量的好坏。如果功率因数过低，将使有功功率输出减少，无功功率增加，导致电能损耗加大、利用率降低。关系到节约电能和供电质量。 功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，增加了线路供电损失，因此供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。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 1、影响功率因数的主要因素 首先我们先了解一下功率因数是怎么产生的，在正弦的交流电路中，用电设备在正常的工作中，消耗功率分为两部分：一是有功功率；二是无功功率。当有功消耗为一定时，无功功率消耗的减少，就提高功率因数。当无功功率消耗为0时，那么功率因数就为1，使得电能利用率达到100%。影响功率因数的主要因数分为以下几种： 1.1异步电动机和电力变压器是消耗无功的主要设备 异步电动机的定子与转子之间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因数。而异步电动机所耗用的无功功率是其空载时的无功功率和一定负载下无功功率两部分组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止空载运行。变压器消耗的无功主要成份是它的空载运行，因此提高电力系统和企业的功率因数，就需要变压器不能空载运行或者低负荷运行。 同时工厂中由于有大量的电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，同样也消耗大量的无功功率，从而使功率因数降低。 1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响 当供电电压高于额定值的10%是，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长的很快。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使他们的功率因数有所提高。供电电压降低会影响电器设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系
配电室的电容补偿及功率因数
配电室的电容补偿及功率因数 功率因数是电力系统的一个重要的技术数据，是衡量电气设备效率高低的一个系数，我们都知道功率因数过低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。一般电容补偿柜容量按变压器容量的百分之三十计算。 A，为什么要用电容来补偿？ 因为电容器有贮能的功能，无功功率是不消耗能量的功率，只是在交流电的半个周期内暂时将电能以磁场（感性无功）或电场（容性无功）的形式储存起来，然后再另外半个周期内将所储存的能量返还给电网。 电容吸收无功功率的时候，正是电机放出无功功率的时候，反之，电机吸收无功功率时，又正好是电容放出无功功率的时候。这样，电机和电容就相互交换无功功率，电机等等负载就不需要从电源上吸收或释放无功功率了，这就相当于电容代替电源向电机提供无功功率，也就是补偿无功功率。 电容补偿提高负载功率因数，降低无功功率，提高有用功的利用率；降低网损，增加电网传输容量，提高稳定极限。 B，电容补偿的定义 电容补偿就是功率因数补偿或者是无功补偿。电力系统的用电设备在使用时会产生无功功率，而且通常是电感性的，它会使电源的容量使用效率降低，而通过在系统中适当地增加电容的方式就可以得以改善。电力电容补偿也称功率因数补偿。 C，配电室电容柜的基本组成 它是指合断路器和刀熔开关，无功功率补偿控制器根据进线柜电压和电流的相位差输出控制信号，控制交流接触器闭合和断开，从而控制电容器投入和退出。
一般来说，电容补偿柜由柜壳、母线、隔离开、容断器、接触器、热继电器、电容器、避雷器、一、二次导线、端子排、功率因数自动补偿控制装置、盘面仪表等组成。 D，电容补偿对于电路的基本作用 D-1，电容在交流电路里可将电压维持在较高的平均值!(近峰值).(高充低放),可改善增加电路电压的稳定性! D-2，对大电流负载的突发启动给予电流补偿!电力补偿电容组可提供巨大的瞬间电流!可减少对电网的冲击! D-3，电路里大量的感性负载会使电网的相位产生偏差,(感性元件会使交流电流相位滞后,电压相位超前90度!）.而电容在电路里的特性与电感正好相反，起补偿作用。
提高功率因数的意义和方法分析
提高功率因数的意义和方法 1.功率因数 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 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据,功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数, 功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。 电能占企业成本的5％～30％，有些企业占得更高。因此如何提高电能的利用率和使用效率，保证电能质量，是企业节能提效的重要手段。绝大多数企业是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，因此企业的能源消耗中无功能源消耗占了很大成份。尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。对于企业而言，供电损耗主要是电动机损耗、低压线路损耗、高压线路损耗和变压器损耗。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。电动机损耗（即效率）是电动机本身固有的，目前Y系列的电动机的效率一般都在85％～95％。但电动机的功率因数将影响整个电网的效率。用电系统装设无功补偿设备，提高功率因数，对于企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行具有极为重要的意义 2.影响功率因数的主要因素 异步电动机和电力变压器。异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功 功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成,改善异步电动机的功率因数就 要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它 的空载无功功率,它和负载率的大小无关。因而,为了改善电力系统和企业的功率 因数,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。 供电电压。当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将 增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般工厂的无功 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。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。 3.提高功率因数的意义 ⑴提高功率因数可以提高设备的利用率 由于有功功率：P=UI COSφ,当U和I为定值时,P∞COSφ,这就是说在电源 提供同样的视在功率UI情况下,有功功率P与功率因数COSφ的大小成正比。 我们知道,电源设备的容量都是根据额定电压UN和额定电流IN确定的,因此 其额定视在功率为SN=UN IN。它表示该设备允许输出的最大有功功率,换句话说, 假如负载COSφ=1,P=UN IN COSφ=UN IN=SN,此时电源的容量全部转换成有功功 率,因而电源设备得到充分利用。如果COSφ< 1则电源能提供的功率为P=UN IN
功率因数补偿电路
电子报/2006年/8月/27日/第013版 资料（开发） 电子镇流器功率因数补偿电路 河北黄海成 《电子报》今年第24期刊载的《日光灯电感镇流器与电子镇流器》一文，提供了一款电子镇流器的电路图，并称其具有功率因数补偿功能。笔者认为，该镇流器只有简单电容滤波，没有功率因数补偿功能。本文简单介绍几种功率因数补偿电路。 功率因数补偿电路分为有源功率因数补偿和无源功率因数补偿两类。 一、有源功率因数补偿 有源功率因数补偿是指利用有源电子器件使电子镇流器输入电流波形与输出电压波形一致，从而提高功率因数的电路。 图1所示电路是通过IC1控制开关管VT1的导通和截止时间来控制流过电感T1电流的，称PFC升压电路。IC1③脚是交流整流后脉动电压的取样端，②脚是400V取样端，开关管的导通截止同时被两个参数控制，所以此电路有功率因数补偿功能，同时具有稳压作用，可使功率因数最高达到0.99，电流波峰比接近1。其优点是，功率因数高、电流畸变极小，缺点是电路相对复杂，成本较高。 二、无源功率因数补偿 无源功率因数补偿是利用无源器件使电子镇流器的输入电流接近正弦波，从而提高功率因数的电路，有三种电路。 1.改变滤波电容在充电和放电时的电容量。灯管功率一定的情况下，改变滤波电容的容量，功率因数也会改变。假如滤波电容容量为零，输入电流波形为正弦波，功率因数等于1，随着电容容量的增加，电容两端的电压也在不断的升高（电容滤波的特点之一），输入电流变成越来越窄的脉冲，功率因数越来越低。用什么办法让电容充电的时候容量变小而放电的时候容量文变大呢？如图2所示，整流二极管对电容充电时，C8、C9串联，等效容量是它们容量的一半，电容对负载放电时，C8、C9并联，等效容量是它们的两倍。如果一下子理解不了，把虚线右边的电路去掉，换成图3电路容易理解。这种电路的功率因数大于0.9，电流波峰比大于2。其优点是电路简单、成本低廉、其缺点是波峰比大，影响灯管寿命。
提高功率因数的意义与无功补偿的实效
提高功率因数的意义与无功补偿的实效 工作效率，达到降低损耗、节约电能目的。 1 影响功率因数的主要因素 耗用无功功率的设备大量使用，变压器无功功率消耗，变压器变压过程是由电磁感应来完成，由无功功率建立和维持磁场进行能量转换。没有无功功率，变压器无法变压和输送电能。变压器消耗无功功率主要部分是它的空载无功功率，为改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应长期空载运行。 供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响，当供电电压高于额定值10%，受磁路饱和影响，无功功率增长很快，据资料统计，当供电电压为额定值110%时，一般工厂无功功率将增加35%左右。当供电电压低于额定值，无功功率也相应减少而使它们功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应采取措施使电力系统供电电压尽可能保持稳定。 2 提高功率因数：并联电容器进行无功补偿 提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各个部分所需无功功率，使电力系统在输送一定有功功率时，可降低其中通过的无功电流。提高功率因数，最经济、最常用的方法就是与电感性负载并联电容器。当电感和电容并联接在同一电路时，电感吸收功率时正好电容放出能量，电感放出能量时正好电容吸收功率，能量在它们之间相互交换，即感性负荷所需无功功率，可由电容器的无功输出得到补偿，这就是并联电容器无功补偿作用。并联电容器C与供电设备（如变压器）或负荷（如电动机）并联，则供电设备或负荷所需要的无功功率，全部或部分由并联电容器供给，即并联电容器发出的容性无功，可以补偿负荷所消耗的感性
无功。 3 应用实效 我厂动力车间有110kV變电站、35kV区域变电站和自备电站各一座。110kV变电站为电力调度中心，全面协调、监控我厂高压用电情况，35kV区域变电站和自备电站对高压供电也有举足轻重的作用，合理掌控这三个站发、配电情况，对全厂电力系统经济、安全供电起到关键作用。为提高电压质量、节约电能、完成电力部门规定的功率因数指标（大于0.95），电力调度中心在保障全厂供电安全情况下，根据系统电压和功率因数的变化情况、及时投、切110kV变电站和35kV变电站电容组，调节自备电站发电机的无功负荷，基本上把功率因数控制在0.95-0.98之间。 4 节能效益计算 通过无功补偿的方式来提高系统的功率因数，提高了电压质量，减少线路功率损耗，节省大量电能。具体计算过程：无功功率经济当量表示电力系统每减少1kvar无功功率，相当于电力系统所减少的有功功率损耗kW数，其符号为Kq。Kq值与电力系统的容量、结构及计算点与电源的相对位置等多种因素有关： 工厂变配电中，无功功率经济当量：Kq=0.02～0.15（平均取Kq=0.1）;发电机电压直配工厂：Kq=0.02～0.04;两级变压工厂：Kq=0.05～0.08;三级及以上变压工厂：Kq=0.1～0.15。我厂9月份节约有功功率为： E=Qc总*Kq*h总=（2670+2670+1780+2670+1035+1085）*0.1*720=857520（kWh）。Qc总-110kV站、35kV站、自备电站无功补偿总量;E-计算期内的有功功率;Kq-取0.1;h总-9月份机组运行时间。 我厂9月份无功补偿情况，110kV站、35kV站、自备电站无功补偿量见下表。如不考虑其他因素，单方面从无功功率经济当量考虑，通过计算得知9月份通过无功补偿节约电量