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【摘 要】本文简述了功率因数的定义，功率因数低对电网和用电企业的危害，影响功率因数的因素和提高功率因数的办法，并通过列举作者在实际工作中遇到的事例来进一步阐述用电检查人员在具体工作中应该如何帮助和指导客户提高功率因数，降低电网损耗，提高电压质量。
【关键词】提高功率因数；降耗；办法指导
1.引言
供电企业在供给客户有功负荷以外，为了维护电源与用电设备电感电容之间交变电磁场所需要的能量，还要产生一种称之为无功负荷的能量。无功是用来建立磁场，交换能量使用的，当电源提供的功率一定，无功功率多，有功功率势必减少。我们由功率因数表达式cosφ=P/S， S=可知当有功功率一定时，若无功功率Q降低，则视在功率S降低，功率因数就能提高。无功电流产生的无功功率将给电网带来额外负担，在能源匮乏的今天，节约能源、提高能源利用率已成为非常重要的问题，并且用户功率因数的高低关系到供电线路的电压损失和电压波动，严重时，会导致设备损坏，系统解列。为了使客户参与到节能降耗中来，《供电营业规则》也规定对客户实行功率因数调整电费的奖罚杠杆。
2.功率因数低对电网和用电企业的危害
2.1 增加供电线路的功率损失,降低输电效率
对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗P=RI，当U是负载端电压的有效值时，负载吸收的平均功率为P=P=UIcosφ,负载上的电流I=P/（Ucosφ），则此电流流过输电线，在输电线的电阻上产生的损耗P=R（P/Ucosφ）。由以上式可以看出，当负载cosφ较低时，线路中的电流会增大，从而引起线路损耗增大，降低输电效率，当U 和P 不变时，提高功率因数cosφ 会降低输电线上的损耗。
2.2 增加供电线路的电压损失,造成电压波动,影响供电质量
前面已经说过功率因数越低，线路上的电流I越大，由于线路上的阻抗存在，将造成电压损失，使线路电压降低。若电压损失过大，电网末端就会长期处于低电压运行状态，引起变压器过负荷、电动机过热、日光灯不能启动、电灯昏暗等后果，从而影响电压质量。
2.3 降低发、供、用电设备的有效利用率
引言中介绍过由功率因数表达式可知，功率因数低，无功功率大，有功输出也降低，在输出的功率一定的情况下，有用的功减少了，发、供、用电设备的有效利用率就降低了。
2.4 增加了供电企业和用电企业电力设备的投资成本
在输电线的电阻上产生的损耗P=R（P/Ucosφ）,cosφ 较低时，线路中的电流增大，线路损耗增大，为尽量减小输电线路上的功率损耗，往往会增加导线截面积以减小阻抗，因此加大了电力企业线路的投资。
其次，对于用电单位而言，有功功率P一定时，功率因数低导致视在功率S增加，无功功率增加，为满足有功负荷用电需要，增加了所需变压器的容量，增加了用户投资和损耗。如一台变压器额定电压10kV，容量800kVA，额定电流是46A，当变压器在功率因数等于0.6时可带有功负荷:
可见，功率因数高，同等需用变压器容量所带的有功负荷就大，节约了用户投资。
2.5 用电企业增加功率因数调整电费，加大电费支出
用户的功率因数将依据《功率因数调整电费办法》实行功率因数调整电费，达不到规定标准时，则需要多收电费，而高于规定标准，可相应地减少电费。
3．影响功率因数的几点重要因素
3.1电力变压器运行不合理是功率因数降低的重要原因
变压器的空载无功功率占无功功率的80%左右，变压器消耗无功的主要成份就是它的空载无功功率，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期处于低负载运行状态.实际上有时还往往由于变压器容量过大和台数选择不当,导致功率因数的下降。
3.2 供电电压不稳定并超出额定范围，将影响功率因数
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，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，应当采取措施使供电电压尽可能保持稳定。
3.3 用电设备自身的功率因数低
照明用电上推广节能灯，以及随着家用电器的普及，这些照明类用电的功率因数一般在0.6-0.7左右，功率因数比较低。节能灯虽然可以节约有功电力，但消耗了大量无功电量，在推广节能灯时，不采取补偿措施是不妥当的。
3.4企业电工技术水平有限：补偿切换不及时，负荷偏相调整不及时
电工专业水平不达标，造成客户设备长期无人管理维护，导致电力设备不能处于最佳状态运行。
4．提高功率因数的方法及措施
提高功率因数的方法主要有两种：一是提高自然功率因数，减少用电设备对无功的需要，二是采用无功补偿，在用电设备处安装能够提供无功电力的设备，使无功功率就地得到补偿。
4.1提高自然功率因数
4.1.1 合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行，防止“大马拉小车”。
4.1.2合理配置变压器，恰当地选择其容量。对负载率小于30%的变压器，在考虑供电安全的前提下，采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值。
4.1.3 改变电动机接线降压运行。
4.1.4 安装空载断电装置，避免电动机或设备空载运行。
4.1.5 变压器各相负荷设计均衡。负荷均衡可以减少变压器阻抗中的无功损耗,提高负荷的自然功率因数。
4.2 加装无功补偿
当企业依靠提高自然功率因数的办法已不能满足其对功率因数的要求时，工业企业需装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。
4.2.1在感性负载上并联电容器补偿
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，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而当感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿。
4.2.1.1电容器补偿的一般原则和补偿方法
无功电力应就地平衡,按照电压等级进行逐级补偿。对于用电负荷比较集中而补偿容量较大的企业，可以采用高、低压混合补偿的方式进行补偿。对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，单独就地补偿。补偿基本无功的电容器组宜在配变电所内集中补偿，在有工业生产机械化自动化程度高的流水线、大容量机组的场所，宜分散补偿（个别补偿和分组补偿）。
4.2.1.2电容器组的投切方式
对于补偿低压基本无功及常年稳定和投切次数少的高压电容器组，宜采用手动投切；对于负荷变化快如白天用电多，夜晚用电少的企业，电容器组宜采用自动投切。
5．结合实例分析并帮助客户提高功率因数
嘉峪关市天诚置业有限公司,10kV供电,变压器容量共计6000kVA,高供高计。该公司为集商场、办公、住宅为一体的综合楼建筑。主要用电设备有空调机组、水泵、风机及照明灯具等，其中照明灯具均为单相负荷，功率因数在0.45—0.75之间，有功计算负荷5915kW，其中，照明用电有功负荷2265 kW，其它负荷基本为空调、风机、水泵、电梯等三相负荷。查阅客户电费发票投运以来每月功率因数都很低仅为0.65左右,我们用电检查人员赶赴现场发现该公司采用低压配电室并联电容器组三相集中自动补偿，客户反映也经常会出现用电设备不能正常使用的情况。经现场测试，发现低压回路三相负荷不平衡，电流差异大，最大的相电流差为900A；检测母线电压，三相母线电压有的高达260V，有的低到190V。通过我们分析是三相电容自动补偿造成的结果,在这种集商住一体的综合楼中由于大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未取样的两相要么过补偿，要么欠补偿。我们告诉客户对于三相不平衡系统采用分相电容补偿是较好的办法，通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相，根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿，对其它相不产生影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。客户在听取我们的分析之后,决定投资分相补偿的电容装置,自此，负荷偏相导致的无功补偿问题得到了解决，运行一段时间后功率因数也有了明显改观。
6．结束语
本文采取理论和实践相结合的方式通过影响功率因数的几个因素来分析并通过典型实例介绍了帮助用户提高功率因数的方法。提高功率因数加强无功管理，是一项供电企业与电力用户双赢的工作。因此，我们在平时工作中必须加深各类无功补偿原因分析和解决措施的理解，努力提高供电企业优质服务的内涵。
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论文作者:王菊芳
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第18期
论文发表时间:2016/11/18
标签：功率因数论文; 负荷论文; 功率论文; 电压论文; 变压器论文; 负载论文; 电费论文; 《低碳地产》2016年9月第18期论文;