摘要：在电力系统中，负荷功率因数的变化直接影响系统的有功功率、影响供用电设备的利用率。同时，功率因素的变化也使输电线路的电压损失改变，影响电压质量。南水北调中线干线河南8号中心开关站位于汤阴管理处所辖汤河节制闸中心开关站内，担负着给上下游供电的职能，其地位举足轻重，所以有效的搞好补偿，提高供电系统的功率因数，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，而且能够有效地降低电能损失，减少南水北调中线干线工程的电费，最重要的就是供电质量提高后，沿线的电气设备安全运行和供水安全运行才得以保障。
关键词：电力系统；功率因数；改善方法
在供电系统中，绝大多数交流用电设备都具有电感的特性，如电动机、日光灯、变压器、电焊机等。这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量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，而如何改善功率因数是本文要探讨的课题。
一、功率因数主要影响因素
在提高功率因数方面，一项首要工作就是充分了解对其产生影响的相关因素。根据实际情况而言，功率因数之所以出现主要就是因为对于交流用电设备而言，其在实际工作过程心中会消耗有机功率，并且也会在一定程度上出现无功功率。先假设有功功率P为定值，通过适当减少无功功率Q，这样便能够使功率因数得到一定程度提高，有时会出现一些特殊情况，比如无功功率的值为O，此时其力率值为1。因而，所谓提高功率因数，从实质进行分析就是在用电设备实际工作过程中，通过对一定措施的应用使其耗用无功功率得以有效减少。
（一）电网设备因素
提高电网功率因数要综合考虑到保护方法、电网设备等方方面面的因素，因此选择正确、科学的电网设备更有利于提高电网功率因数工作水平。电网调度运行相关工作人员不仅要使用先进的电网设备，与此同时还要熟悉电网设备的具体操作流程，从而保证电网设备能够长时间高效的运行。
（二）供电电压对功率因数产生影响
在实际供电过程中，若其电压超出规定范围，就会在很大程度上影响其功率因数。根据实际情况来看，在供电过程中若电压相比于额定值高10%，由于存在在磁路饱和情况，对于其无功功率而言，增长速度就会比较快，通过对相关资料进行分析，结果显示当供电过程中电压达到额定值110%情况下，对于普通工厂而言，其无功功率将会增加大约35%。在实际供电过程中若电压与其额定值相比比较低，这种情况下就会在一定程度上行减少无功功率，也就能够使功率因数得到有效提高。但是，在供电过程中，若电压有所降低必然会在一定程度上影响电气设备，导致其无法正常工作。因而，在电力系统实际供电过程中应当利用有效措施使其电压保持稳定。
二、电力系统与功率因数之间的关系及影响
功率因数是指在交流电中电压、电流之间存在的一定相位差，通常用符号Φ表示，该相位差的余弦值就是所说的功率因数，数学表达式为cosΦ，从数据的角度上解释，功率因数实际上就是有功功率与视在功率（电压与电流的直接乘积）的比值，数学表达式为cosΦ＝P/S。在电力系统中，功率因数是必不可少的指标性数据，也是衡量相应电气设备总体效率的重要依据。如果电力系统的功率因数较低，表明电路中的无功功率过大，电气设备的利用率达不到标准的要求，增加了供电线路的损耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆造成功率因数低的主要原因是在电力系统中，不可避免地存在一些电感性负载。对于工业企业的供电用户而言，许多用电设备都存在一定的电感性，比如电焊机、架空线路等，这些电气设备的功率因数数值都在１以内，如果设备处于轻载工况，对应的功率因数会更低。因此，对无功功率进行有效补偿，是提高电力系统功率因数的主要手段。
三、提高功率因数的方法
（一）提高自然功率因数
提高自然功率因数从以下几个方面入手：（1）按照规范的要求合理使用各类电动机。（2）完善各类电动机的保养和检修制度。（3）开辟更多同步电动机的使用条件和环境，同步电动机在运行过程中会根据负载的大小确定有功功率的消耗量，无功功率的消耗量则根据转子的实际励磁电流而确定，如果电动机处于欠励状态，便需消耗一定量的无功功率；相反电动机处于过励状态时，便会向电力系统提供一定量的无功功率，因此将同步电动机作为不间断运行设备的动力来源可显著提高功率因数。（4）根据实际所需，选择并使用容量合理的变压器设备，并对其运行方式进行针对性的改进，对于负载率较低的变压器而言，通常运用更换、并接、停止等改进方式来提高变压器的实际负载率，最终改善自然功率因数。
（二）无功补偿柜的主要参数设置
电压设置：随着电网建设投入的加大，公用变压器由原来的小容量、多布点到现在的大容量、密布点转变，从而使公用变压器出口电压达到国标范围，因此，在设置电压过压门限时，建议设置在245 V及以上，防止电压设置过低时，退出补偿而功率因数达不到要求。投运组数设置：在设置电容器组数时，应根据配电柜现场组数进行设置，确保每组能正常投运，以提高设备利用率和促进指标的提升。投切延时设置：以每组电容器运行30s为宜，过短将可能影响功率因数指标。补偿设置：补偿柜均设置有自动与手动2种补偿方式，建议使用自动补偿方式较好，这种方式可以避免过补与欠补的情况出现，能够使功率因数达到最佳状态。功率因数设置：公用变压器一般按0.85—0.95进行设置，不能过高或过低设置，过低达不到应有效果。
（三）创新电网功率因数工作保护方法
电网功率因数工作保护的总体设计方法是否科学、正确，直接影响到总体电网安全性。如果没有形成一个科学合理电网功率因数工作保护方案，会导致我国调度管理工作水平较低，因此电网功率因数管理工作人员应该明确自身职责，正确合理的使用各种电网继电保护设备；在处理现场事故或者更新电网功率因数工作保护运行方法的过程中，应该考虑安全自动装置之间的相互配合，从而提高安全自动装置的操作性。由此可见，电力单位要创新电网功率因数工作保护方法，开拓创新，与时俱进，在实践的基础上创新，在创新的基础上实践，从而提高我国电网功率因数工作保护及调度管理水平。
综上所述，在人们对电力要求不断提高的影响下，功率因数将成为衡量电力企业整体水平的关键指标。因此，在改善功率因数方面还需要我们注入更多的新鲜血液，优化传统的改善方法，并提出新颖的技术手段，以适应电力系统的高速发展。相信通过不断的努力，南水北调中线干线电力系统功率因数的总体水平会上升到新的高度。
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论文作者:栗保山
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
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