电力网中功率因数的提高探讨

牛均莲

【摘 要】当前，我国电力事业取得了巨大的发展成就。同时，电力系统日益重视提高供电质量，并增强供电可靠性。对电力网中功率因数进行提高，能促进输配电线路增强其供电能力，并实现对网损的有效降低。本文简述了提高电力网功率因数的意义，浅析了电力网功率因数的主要影响因素，探究了提高电力网功率因数的方法，以期为电力网功率因数的提高提供借鉴。

【关键词】电力网;功率因数;提高

中图分类号： TM714.3文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）14-0044-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.020

Discussion on the Improvement of Power Factor in Electric Power Network

NIU Jun-lian

（Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，China）

【Abstract】At present，China's electric power industry has made tremendous achievements in development.At the same time，the power system pays more and more attention to improving the quality of power supply and enhancing the reliability of power supply.Improving the power factor in the power network can promote the transmission and distribution lines to enhance their power supply capacity，and achieve an effective reduction of network losses.This paper briefly describes the significance of improving power factor of power network，analyses the main influencing factors of power factor of power network，and explores the methods of improving power factor of power network，in order to provide reference for improving power factor of power network.

【Key words】Power network;Power factor;Improvement

0 前言

近年来，社会用电需求量日益增加。在传输电能的过程中，极易产生电能损耗。对此，电力企业要采取有效措施地对电力网功率因数进行提高，促进电能电压实际质量实现有效提高，并实现对电网损耗的有效降低，有效增强电力系统运行的安全性，最终增强自身的经济效益。要明确电力网功率因数的主要影响因素，并立足于实践，积极探究有效方法提高电力网功率因数。

1 提高电力网功率因数的意义

在交流电路中，功率因数是电压与电流之间相位差？渍的余弦（cos？渍）;在数值上，功率因素是有功功率和视在功率的比值，即cos？渍=P/S[1]。

当电力网功率因数过低时，电力系统发电机需对无功功率进行多发，才能实现功率平衡，会对有功功率输出产生直接影响，缺乏良好的经济性，且会加剧线路损耗[2]。对电力网功率因数进行提高，能减少无功功率在远距离输送过程中产生的功率损失。线路输送的无功功率越多，则产生的电压损失越多。对电力网功率因数进行提高，能实现对电压损耗的有效减少，并有效提高电压质量。电力企业对电力网功率因数进行提高，能对投资进行有效减少，实现对生产成本的有效降低，能促进设备实际利用率实现大幅度提高，并实现对设备潜力的充分发挥。还能为设备创设良好的运行条件，有效实现安全生产。

2 电力网功率因数的主要影响因素

配电网涉及的各类电气设备，诸如变压器、日光灯、电动机、钠灯、电焊机等投入运行后，将从电力网中对有功功率进行吸收以实现有效做功，还会对无功功率进行吸收，并形成相应磁场，这就造成自然功率因数相对较低，难以充分利用电网能量，且会增大电能损耗[3]。电力网功率因数的主要影响因素如下：

1）异步电动机

在电网中，动力负荷多数为异步电动机。异步电动机所消耗的无功功率主要包括两部分，一是空载状态下相应的无功功率，一是一定负载状态下，无功功率相应的增加值，可从两方面对异步电动机相应的功率因数进行提高：（1）尽量避免异步电动机保持空载运行;（2）尽量对负载率进行提高。在对异步电动机进行选择时，要充分考虑其机械性能，并兼顾其电气指标，对异步电动机的规格、型号以及容量进行合理选择，防止异步电动机长期保持轻载运行。

2）电力变压器

变电器在实施变电压，或者对磁场进行构建并维持实现能量转换的具体过程中，需对无功功率进行消耗。在空载状态下，变压器对无功功率的消耗量在消耗总量中占据的比例较大。对此，要对变压器处于空载状态时产生的无功损耗进行有效降低，防止变压器长期保持空载运行或者低負载运行。

3）整流装置

整流系统相应的网侧电流并不属于标准正弦波，整流变压器将基波电流向电网进行输送时，还会将谐波电流输送至电网，严重运行并联电容的实际运行。

4）供电电压

供电电压超出10%的额定值时，在磁路饱和造成的影响下，异步电动机以及变压器等设备会增大其无功功率。当供电电压比额定值低时，将减小其无功功率。此时，功率因数会出现一定程度的提升，但电压出现降低，将导致电气设备难以实现良好的正常运行。对此，要确保电力系统保持稳定的电压，进而实现对功率因数的有效提高。

3 提高电力网功率因数的方法

3.1 提高自然功率因素

提高自然功率因数，是指不对补偿装置进行采用的情况下，通过对电力系统进行合理管理，实现对功率因数的有效提高。此类方法无需耗费额外支出，若难以取得明显效果，可借助补偿装置对功率因数进行提高。

1）对异步电动机的具体型号以及实际容量进行正确选用

在用电终端设备中，异步电动机极为常见。大型机械在工业企业中的应用较多，会对功率因数产生重要影响。对此，要对异步电动机进行正确选用，促进对自然功率因数的有效提高。对异步电动机进行选择，要将各项生产需求作为依据，对异步电动机的具体型号和实际容量进行合理选择，要确保异步电动机保持高效运行，并对其负载率进行提高，增强运行的经济性[4]。当条件允许时，可对同步电动机进行采用，实现对异步电动机的有效代替，借助同步电动机过激磁时超前的功率因素，对功率因数进行提供。另外，要强化对电动机的日常维护和定期检修，促进电动机运行效率实现大幅度提高，并有效保障其运行质量，促进功率因数实现大幅度提高。

2）对变压器进行合理选用

变压器实际运行状况也会对功率因数产生重要影响。要将单位电网呈现出的运行状态作为依据，对变压器进行合理选用。当变压器保持60%到70%的负荷率时，变压器呈现出的运行状态最佳，且具有较高的经济性和较大的功率因数。当变压器负荷率超过30%时，可加强技术因素与经济因素的有效结合，实现对变压器的合理更换。当变压器负荷率在30%以下时，具有较低的功率因数，极易增加电能损耗，要兼顾经济和技术因素，对容量相同的变压器进行合理更换，促进负荷率的有效提高，进而实现对功率因数的提高，并促进电网实际运行效率实现大幅度提高，并实现对能源损耗的有效降低[5]。

3）对工艺流程进行合理调整

要将电力系统相应的实际运行状态作为依据，并结合生产需求，对工艺流程进行合理制定，有效增强机械设备运行的经济性，避免机械设备出现空载运行，还能对空载自动延时断电装置进行安装，有效实现经济运行。

3.2 人工补偿提高功率因数

1）电容器无功补偿

借助人工补偿对功率因数进行提高，主要是将电力电容器并联于负载两端。对于较多的感性负载，可将电力电容器并联于负载两端，能实现对线路总电压以及线路总电流存在的相位差进行有效减小，进而促进功率因数实现提高。其原理如下图1所示：

图1 并联电力电容器提高功率因数原理

在负载两端，对电力电容器进行并联，能实现对负载相应的功率因数角的有效减小，并实现对功率因数的增大。

另外，还能对各类人工补偿装置，诸如同步调相机、进相机以及可控硅静止无功补偿器等进行使用，促进对功率因数的有效提高。当前，将装置装设地点作为依据，可分为如下三种补偿方式：一，高压集中补偿。此类补偿方式，是在地面交配电所相应的6kV到10kV母线上，集中装设电力电容器组，通常会对电容器室进行专门设置，并保持良好的通风，并对可靠性较强的放电设备进行配备。该方式仅能对6kV到10kV的母线前线路相应的无功功率进行补偿，而无法对6kV到10kV母线后相应的电网用户进行补偿，难以取得良好的经济效益。二，低压成组补偿。此类补偿方式，是在车间变压器相应的低压母线上装设电力电容器组或者无功补偿装置。该补偿方式能实现对低压母线前相应的主变压器以及高压配电线前相应线路和用户的有效补偿，具有较大的补偿范围，能实现对变压器相应的视在功率的有效减小，并对小容量的变压器进行选择，具有较强的经济性;在变电所相应的低压配电室对相关装置进行安装，便于实施运行维护，在无功补偿中占据着重要地位[6]。三，分散就地补偿。此类补偿方式在用电设备周围分散地对移相电容器进行装设。此类补偿方式能实现对电容器具体安装地点前全部高低压线路以及变电所相应的主变压器的有效补偿，具有最大的补偿范围，且具有良好的补偿效果。但是该补偿方式耗费较大的设备投资，缺乏良好的经济性，相关用电设备工作暂停时，一并将电容器切断，利用率相对较低。

2）同步电动机补偿

功率因数涉及的人工补偿装置，主要包括两类：一，同步补偿机，是指保持无载运行状态的同步电动机，可将其视为无功功率发电机。同步补偿机不仅能实现对功率因数的提高，还能实现对输电线路实际电压的有效调节。同步补偿机具有如下特点：补偿工作处于过激状态下，具有较大的激磁电流，补偿机本身会产生较大损耗;不会对机械负荷进行直接拖动，相对于同步电机，起动较为容易;相对于并联电容器等补偿装置具有较高的造价，且设置有旋转部分，维修呈现出较强的复杂性[7]。二，静止补偿器，是指借助电容器以及各类电抗器，实施无功静止补偿的相应装置，能为电网有效提供容性无功功率以及感性无功功率。静止无功补偿装置，主要通过无机械传动部件对无功出力进行提供，主要构成部件包括晶匣管以及静电电容器。

对补偿设备进行选择，不仅要对安全性进行充分考虑，还要结合实际情况，对无功功率自动补偿控制器进行合理选择，并对投入门限、过压门限、投入延时、过压延时、切除延时以及欠流切除等各项参数进行设定，实现对功率因数变化的自动跟踪，并对电容器组进行合理选择，对于超前功率因数，可将已投电容快速切除。通过对补偿方式的合理组合，能实现对功率因数的最大化提升，并促进电力企业增强其经济效益。

4 结语

综上所述，提高电力网功率因数，能有效降低电网损耗，增强电力系统运行的安全性。电力网功率因数的主要影响因素包括异步电动机、电力变压器、整流装置、供电电压等。提高电力网功率因数的方法主要包括两类，一类是提高自然功率因数，包括对异步电动机的具体型号以及实际容量进行正确选用、对变压器进行合理选用、对工艺流程进行合理调整。一类是人工补偿提高功率因数，包括电容器无功补偿、同步电动机补偿。

【参考文献】

[1]张宝权.电力网提高功率因数方法研究[J].民营科技， 2016（2）：25-25.

[2]周全龙.浅谈电力网中功率因数的提高[J].学园，2015（28）：125-126.

[3]肖中波.电网无功补偿的研究[J].电子世界，2017（1）：53-54.

[4]王宇峰.提高低壓电网功率因数的有效办法[J].民营科技，2015（9）：2-2.

[5]侯光凯.浅析提高配网功率因数的措施[J].电子制作， 2017（4）：86-87.