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篇1
1 功率因数
有功功率是视在功率的一部分，有功功率在视在功率中所占的比重称为功率因数。有功功率、无功功率、视在功率和功率因数之间的关系可用下列公式表示：
cos∮=P/S
式中：S---视在功率；kV.A，P---有功功率；kW，Q---无功功率，kvar；cos∮---功率因数；∮---视在功率与有功功率的夹角。
2 影响企业功率的因素
（1）异步电动机空载时消耗的无功功率约占电动机总无功消耗的60%～70%。电感性用电设备配套不合适和使用不合理会造成用电设备长期轻载或空载，致使无功功率的损耗增大。（2）变压器的负载率和年利用小时数过低，会造成过多消耗无功功率。（3）线路中的无功功率损耗。高压输电线路的感抗值比电阻值大好几倍，因此无功功率损耗是有功功率损耗的数倍。（4）大量采用电感性用电设备，如异步电动机、变流电焊机等。
3 提高功率因数的效益
3.1 降低损耗
提高功率因数，可降低线路与变压器的可变有功功率损耗。当负荷电流通过线路和变压器时，造成的可变有功功率损耗可按下列公式计算：P=3I2R×10-3=（P2/U2cos2∮）R×10-3（KW）
式中：I----线路与变压器通过的电流（安培）；R---线路与变压器每相等值电阻（欧姆）；P---线路与变压器输送的有功功率（千瓦）；U---电网线电压（千伏）；cos∮---负荷功率因数。由上式可知，电网电压和输送功率不变时，提高负荷的功率因数可以减少负荷的无功功率损耗，使负荷电流减小，能达到了节能降损的目的，从而取得降低电网可变有功功率损耗的显著效益。
3.2 提高功率因数可减少电网设备容量，提高电网及设备的有效出力
视在功率为：=P/cos∮
由上式可知，在输送同样的有功功率情况下，采用无功补偿措施提高负荷的功率因数后，设备的装见容量（视在功率S）可以减少。当设备装见容量已给定，提高负荷功率因数后，可以提高电网的输送能力或设备的有效出力。
3.3 改善用户电压质量，提高用电设备的经济运行水平。
电力用户的电压降低是由于线路和变压器损失造成的。电压损失由下式表示：U=（PR+QX）/UN
式中：U---电压损失；P---电网输送的有功功率；Q---电网输送的无功功率；R---线路与变压器的等值电阻；X---线路与变压器的等值电电抗；UN---线路的额定线电压。由上式可见，提高负荷的功率因数可以减少线路和变压器的无功功率的输送，从而减少电网的电压损失，有效地改善和提高末端用户处电压水平，使用电设备的经济运行水平也得到提高。
3.4 节省用户的电费开支
根据相关规定，设备容量在100KVA及以上用户需安装无功计量装置，计收力率调整电费。供电企业每月计收100KVA及以上用户电费时，根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出其当月电费后，再按照“功率因数调整电费表”所规定的百分数增减电费。
4 功率因数标准值及其适用范围：
（1）功率因数标准0.90，适用于160千伏安以上的高压供电工业用户。装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站。（2）功率因数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户，100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站。（3）功率因数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由电业局直接管理的趸售用户，功率因数标准为0.85。
5 无功补偿的方式
（1）集中补偿：将电容器集中安装中变电所的10（6）KV母线侧。其优点是：可以减少主变压器和输电线路的负荷，弥补10KV及以下线路分散安装电力电容器容量的不足。可以通过电容器组的投切进行电压调整，同时便于维护。其缺点是：不能减少配电网的负荷，降低线损的效果不如分散补偿。补偿容量的确定：一般可按主变压器容量的25～30%考虑。当主变压器负载较轻时，可按所带负载的20～30%配置。（2）分散补偿。分散补偿电容器组要合理分布安装，安装点的电压水平应不超过电容器额定电压值的1.05倍，一般应位于分支线长率的1/3～2/3之间。（3）就地补偿。将电容器直接并联在用电设备旁。其优点是可以减少低压配电线路的导线截面和配电变压器的容量，具有最佳调压和降损效果。缺点是对一些年运行小时少的设备，补偿电容器利用率不高。
6 无功补偿容量的确定
用计算法求电容器容量：Q=Pav（tg∮1-tg∮2）
篇2
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机的空载运行并尽可能提高负载率。因此，在选择异步电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标，合理选择异步电动机的型号、规格和容量，使其处于经济运行状态，若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确的合理的选择电动机的容量。其次，要提高异步电动机的检修质量，因为异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
二、电力变压器对功率因数的影响
电力变压器的无功功率消耗，是由于变压器的变压过程是由电磁感应来完成的，是由无功功率建立和维持磁场进行能量转换的。没有无功功率，变压器就无法变压和输送电能。变压器消耗无功的主要成分是它的空载无功功率，提高变压器的功率因数就必须降低变压器的无功损耗，避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态。
三、整流装置对功率因数的影响
单就整流系统而言，其功率因数可达到0.95，但是由于整流系统网侧电流不是正弦波，整流变压器除向电网吸取基波电流外，还向电网送出谐波电流，严重影响并联电容的运行。尽可能减少谐波分量的产生是消除整流装置对功率因数补偿设备影响的根本办法。整流机组的网侧谐波分量与等效相数有密切关系，提高等效相数是抑制谐波产生的有效措施。我公司整流系统共有四台整流变压器，为提高等效相数，我们分别将整流变压器接成/和Y/，从而组成12相整流系统，这时单套6脉波整流的工作原理不变，只是一台整流变压器通过Y/移相使5，7，17，19……次谐波相互抵消，注入系统的只有12K±1次特征谐波，在不增加设备的前提下，达到了最大限度抑制谐波分量，减少了谐波分量对电容运行的影响的目的。
我厂对提高功率因数采取的措施
提高自然功率因数
提高自然功率因数主要是靠提高变压器、电动机负载率、调整负荷结构，使功率因数达到最佳。
二、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，有高压集中补偿、低压成组补偿和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，而此母线后的厂内线路没有得到无功补偿，所以这种补偿方式的经济效果较后两种补偿方式差。同时因我厂存在整流装置，虽然我们对其进行了调整，但仍然不能完全避免谐波分量的产生。如采用高压集中补偿，会对高压电容器的安全运行造成严重影响。
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。
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。
综合以上三种补偿方式的优缺点，根据我厂的实际情况，我们选择了低压成组补偿方式。
（二）、补偿容量的确定
对于车间变（配）电所，安装的容性无功量应等于装置所在母线上的负载按提高功率因数所需补偿的容性无功量与变压器所需补偿的容性无功量之和。
负载所需补偿的装置容量Kvar（千乏）按下式考虑
QC1=P（tgφ1-tgφ2）
Qc1——负荷所需补偿的容性无功量(Kvar)
P——母线上的平均有功负荷功率
φ1——补偿前的功率因数角
φ2——补偿后的功率因数角
2)变压器所需补偿的装置容量Kvar（千乏）按下式考虑：
QC2= (UK%/100+IO%/100 ) Se
Qc2——变压器所需补偿的容性无功量(Kvar)
Uk％——变压器阻抗电压的百分数
I0％——变压器空载电流的百分数
Se——变压器额定容量（KVA）
（三）、低压成组补偿设备的选择：
选择补偿设备，应在充分考虑安全性的同时，根据各厂实际情况，从实用性、可靠性入手，将费效比最大化。
1、投切方式的选择：
电容投切有两种方式：人工投切和自动投切。人工投切对运行人员是件繁重的工作，且难以实现及时准确地操作，影响供电电压质量。我们采用自动投切方式。可实现电容器的自动投切，我们采用了JKG系列无功功率自动补偿控制器，这种控制器能随意设定投入门限、投入延时、切除延时、过压门限、过压延时、欠流切除等参数，能自动跟踪功率因数变化合理选择电容组数，还能在功率因数超前时快速切除已投电容。在我厂的应用中，这种控制方式能满足我厂的实际要求。
2、移相电容器的选择
我厂选用的电容器为BSMJ0.415-18-3型自愈式移相电容器。该电容器的额定工作电压415V，容量18Kvar，三相三角形接法，具有自放电功能，最高过电压110％额定电压，最高过电流130％额定电流。
电容容量的确定要考虑到开关、接触器的容量，补偿梯度大小对电气设备的影响及维修成本，还有各厂实际使用习惯。我厂广泛采用18 Kvar三相移相电容器，我们认为其补偿梯度合理，设备费效比高。
额定电压的确定要考虑到变压器低压母线电压的波动和补偿后母线电压升高的因素，并联补偿移相电容器的额定电压应大于并联补偿移相电容器的实际工作电压。
3、断路器的选择
QF1—QFn为单台电容器提供主保护，我厂选用GV3—M40施耐德空气开关。该开关具有过流和速断保护功能，我们一般将空开过流整定值整定在30A左右，可有效保护电容过电流。该开关分断能力强，分断电流可达35KA，可靠性也比较高，单台电容器故障时能可靠切除，不影响其它电容器的运行。QF我们选用施耐德NS型塑壳断路器，该断路器具有电子式过流和速断保护功能，动作准确可靠，分断能力极强，并具有稳定可靠的限流能力，可作为整套电容器组的后备保护。采用上述两种开关后，我们完全可以将电容故障限制在电容柜内，而不对配电系统产生影响。
补偿效果：
通过对全厂供配电系统安装并联移相电容器组，向电网提供可阶梯调节的容性无功，补偿多余的感性无功，使我厂实际功率因数提高到0.95以上，补偿效果明显。
减少供电损耗，节约电费
以线损为例，我厂年用电量约为2亿千瓦时，补偿前线损率约为5％，补偿后功率因数从0.87提高到0.95，则每年可减低线损约为200万千瓦时，按每度电0.4元计算，可节约电费开支80万元，加上电力系统功率因数奖60万元，每年共计节约电费开支140万元。
提高设备利用率
功率因数从0.85提高到0.95，设备利用率提高11.8% 。减少设备投资，充分发挥设备潜能。
改善供电质量
篇3
1、变压器功率因数：指变压器二次侧有功功率一次侧的视在功率，不是电压效率而是变压器的传输效率，即变压器的有功损耗，无功损耗视在功率之间的关系。
2、在配电系统中，系统的功率因素，在理想的情况下，主要决定于负载特性。在没有任何补偿的情况下，如果负载是纯电阻，那么系统的功率因素就是如果是纯电感，那么功率因素就为0。与变压器本身的特性无关。
3、在实际情况中，负载往往具有电阻，电感，电容的混合特性。所以存在大于0，小于1的功率因素值。
（来源：文章屋网 ）
篇4
要提高负荷的自然功率因数就需要在电网的负荷处安装电容补偿装置，让负荷所需无功功率基本上就地平衡，这不但可以使线损大大降低，而且可以改善电压质量与提高线路和变压器的输送能力。例如美、英、日等国规定配电线路上基本不送无功功率，而供电线路的功率因数在高峰负荷时约为0.95，在低容负荷时约为1.0。我们国家规定：普非工业用户的功率因数要求从0.85提高到0.9；大工业用户的功率因数要求从0.9提高到0.95，农电的功率因数要求达到0.8及以上。随着我国电力系统的快速发展，按节能要求还应有待提高及完善。
一、低功率因数值运行
我们知道系统在低功率因数值下运行时不利 ，其不利之处表现在如下几个方面：
1、对于一个给定的负荷，当供电电压一定时，则功率因数越低，电流也就越大，因为：
这里：P是一定的有功负荷，V是线电压，可见供电电流与功率因数成反比。
我们知道，发电机与变压器额定容量都是正比于其输出电流，从而，也就反比于功率因数。所以供出同样功率因数的条件下功率因数越低，则要求发电机与变压器的容量就越大，因此发电机与变压器的投资就越高。
2、电气设备的铜损正比于电流的平方，从而反比于功率因数的平方。由此可知，功率因数越低，则电气设备中的铜损就越大，效率就越低。与此相似，当系统的功率因数很低时，对于传递同样的功率则电流加大，所以若导线尺寸相同，则电能传输系统意味着有更大的能量损耗。因为线路损失为：
==（KW）
3、导线的截面、隔离开关的导电面积，在低功率因数下都必须加大以通过更大的电流，可见投资也需要增加。
4、提高功率因数，可以减少无功负荷，从而降低线路电压降，改善用户的电压质量。
这里：P是线路有功负荷，Q是线路无功负荷，R是线路电阻，X是线路电流，V是线路供电电压。
其中S是视在功率，若有功负荷一定时，功率因数越大，无功负荷就越小，则线路电压就越小。
二、产生低功率因数的主要原因：
1、变压器都带有励磁电流，它对于感应电势来说，总是滞后的。在正常情况下，励磁电流不致影响功率因数，但当轻负荷运行时，原端功率因数就降低。
2、大量使用感应电动机也造成系统功率因数降低。因为不可能所有的电动机都在满负荷运行，当电动机满负荷运行时，功率因数可达0.85；当电动机在75%额定负荷运行时，功率因为0.8；而当电动机在50%额定负荷运行时，功率因数为0.7；若电动机是空载运行，则功率因数为0.2-0.3。可见，大量使用电动机而这些电动机又不能全部满负荷运行时，系统的功率因数自然降低。
3、电弧等也是以低功率因数运行的。
4、由于在用户中大量使用着修理过的电动机，这些修理过的电动机通常其定子绕组的匝数少于原来的匝数，因此，这些电动机中漏磁通增加，造成电动机功率因数降低。
以上分析了低功率因数值情况下各种不利及对线损影响，另外查找了低功率因数的主要原因。针对问题，我们应采取哪些办法改善这种情况呢？下面简要论述一下。
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的无功功率，特别是减少负荷用的无功功率，使电力系统在输送一定的有功功率时，可降低其中通过的无功电流。
三、提高功率因数降低线损
提高功率因数方法很多，总的可以归为两大类。
（一） 提高自然功率因数的办法
采用降低各用电设备所需的无功功率，以改善其功率因数的措施称为提高自然功率因数的方法。主要有：
1、正确选用异步电动机的型号与容量
各企业所取用的无功功率中，异步电动机约占70%以上。因为异步电动机的功率因数和效率在70%至满负荷运行时较多，在额定负荷时其功率因数约为0.85-0.89，而在空载或轻载运行时的功率因数都要降低，空载时的功率因数只有0.2-0.3。因此，正确选用异步电动机使其额定容量与所带负荷相配合，对于改善功率因数是十分重要的。
2、电力变压器不宜空载运行
电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且与负荷率有关。若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次侧降低约3-5%；若变压器轻载运行，当负荷率小于0.6时，一次侧功率因数就显著下降，下降达11-18%，所以电力变压器在负荷率0.6以上运行时才较为经济。为了充分利用设备和提高功率因数，电力变压器不宜空载运行。当电力变压器负荷率小于30%时，应当更换容量较小的变压器。
3、合理安排和调整工艺流程，改变电机设备的运行状态，限制电焊机和机床电动机的空载运行。例如可采用自动延时继电装置。
4、异步电动机同步化运行
对于负荷率不大于0.7及最大负荷不大于90%额定功率的绕线式异步电动机，必要时可使其同步化，即当绕线式异步电动机在起动完毕后，向转子三相绕组送入直流励磁，其运行状态与同步电机相似，在过励磁的情况下，电动机可向电网送出无功功率，从而达到改善功率因数的目的。
（二）提高功率因数的补偿法
采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率，以提高功率因数的措施称为补偿法。采用补偿法，必须增加新设备。此外，补偿设备本身也有功率损失，所以从整体看，应首先采用提高用电设备自然功率因数的方法。但当功率因数达不到要求的时候，则需采用专门的补偿设备来提高功率因数。
应用人工补偿无功功率的办法主要有：
1、应用移相电容器
2、采用同步电动机
3、采用同步调相机
在工业企业中，一般用移相电容器来补偿，而不采用同步调相机，同步调相机是无功功率发电机，大容量同步调相机主要用在电子系统的枢纽变电所汇总，供改进功率因数和调整电力网电压水平之用。工业企业采用同步调相机，无论在设备投资或者在有功功率损耗方面都是不经济的。
同步电动机在过励磁方式运行时，就向电力系统输送无功功率，提高了工业企业的功率因数。
移相电容器由于具有很大优点，在工业企业中被广泛用作人工补偿装置：
（1）移相电容器没有旋转部分，运行维护很方便。
（2）移相电容器的有功功率损耗小，约为0.25-0.5%，而同步调相机的有功损耗约为1.5-3.0%，要大5-10倍。
（3）移相电容器可随系统中无功功率容量的需要，方便地增加或减少安装容量和改变安装地点。
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一、影响功率因数的主要因素
首先我们来了解功率因数产生的主要原因。功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P有一定时，如减少无功功率P无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当P无=0时，则其功率因素=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。影响功率因素主要是下面几个方面。
（一）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
异步电动机的定子与转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的。所以要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。
（二）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响
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。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
（三）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
二、低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
1. 随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。
2. 随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。
随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
3. 跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
三、采取适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍。
1. 合理使用电动机（下转第122页）
（上接第199页）
合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确地合理地选择电动机的容量。
2. 提高异步电动机的检修质量
实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
3. 采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数
由电机原理知道，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。
4. 合理选择配变容量，改善配变的运行方式
对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。
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崇明厂区变电所最早建造从2003年就开始了，电容柜都是从变电所投产就开始同步运行，而且是每天24小时不间断的，受制于电容器的使用寿命比断路器等产品短很多，经过十几年的时间，没彻底更换过的电容器柜问题频出，这就增加了运行维护的难度。
电力公司对我单位电能收费是根据进线线路分别进行的：崇明元件厂生活区一路，崇明生产区域两路，其中主体生产用电集中在崇明生产区域，所以我们本文就以崇明生产区域的两路35KV线路电费情况为调查对象来具体分析。
二、不同等级电压上的补偿
补偿在高、低压两个电压等级上，我们具体分析也围绕这两个大的方向来进行，
（一）10KV高压侧补偿。在这个电压等级上，堡船207和堡船217都分别有一组高压电容器组，型号TBB2-10-1800/100BL，额定电流94.5A，补偿容量为1800KVA。高压电容器组采用人工操作的方式，早上，用电进入高峰期时人工合闸，晚上负荷降下来后人工分断，只能整组的投入或者退出。在高压侧，投入及退出时间点上能把控，容量投入的多少是无法改变的。
（二）低压侧电容补偿。根据生产的需要，我们对负荷相对集中处都设立了变电所，根据负荷的多少，在变电所内部都进行了功率因数的补偿。生产现场的变电所有24个，其中带低压电容补偿的变电所有21个，每个变电所电容补偿的容量及完好程度有所区别。一部分电容柜因为线路元器件老化、电容本身破损等原因，考虑到安全因素，没有投入运行，这就有了提升的空间，特别是针对负荷比较大的5.3万车间、造船码头1#及2#变电所、船台、涂装一期及二期等变电所等。
提升功率因数对于总电流的下降有一定影响，就相当于增加了变压器的有功输出，对用电负荷较大变电所容量能进一步改善。
三、功率因数低原因分析
通过平时工作中观察以及现场查看，细致周到分析了功率因数低的原因，见图1。
针对功率因数偏低的情况，根据平时维修及行业经验进行系统的分析，因为高压系统和低压系统电容器在投用、自动化运行、切除等方面完全不同，后续的分析也是分两部分分别进行。
四、效益分析
（一）减少线路损耗。特别是对于负荷较大的区域，一直以来低压侧电流特别大，功率因数提高了，无功电流就减少，更利于有功电能的输送，也相当于提升变压器有功使用容量，更好的为生产现场提供电能。
（二）电力公司给予我公司奖励。功率因数提高后，可以得到
电力公司用电奖励。我厂电费是按照：0.90标准电费调整（%）来计算的，由之前统计的两路数据可以看出功率因数攻关前后的变化 。当功率因数提高后，并做好保持工作，我厂堡船207和堡船217在电力公司拿到的奖励还是比较可观的。
五、固措施
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引言
近年来节能工作越来越成为人们关注的焦点，有效合理的使用能源已成为实现能源的综合利用、促进企业发展、提高企业经济增长的质量和效益的有效途径。通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。对电网和电力用户来说，提高功率因数，减少无功电能损耗，对节能降耗具有十分重要的意义。
1功率因数的概述
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。
2影响功率因数的主要因素
（1）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备。
（2）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。
（3）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响。
3提高功率因数的方法
3.1合理选择和使用电气设备：异步电动机和变压器是电网中占用无功功率最多的电气设备。电网的总无功功率约70%用于异步电动机，10%～25%用于变压器。异步电动机的功率因数和效率都不是一个固定不变的数值，它随着电动机的负荷在较大范围内变化。负荷率约在80%左右时，电动机的功率因数和效率最高。低于80%时，电动机的功率因数就会下降；负荷率低于40%时，功率因数和效率将急剧下降，这时电动机做功不大，耗费无功功率和有功功率很多，造成电力的浪费，所以，我们把大电机小负载现象称为“大马拉小车”。为了合理配置电气设备，消除“大马拉小车”的现象，目前国家已在有关节能政策中明确规定，电动机正常使用负荷率低于40%和变压器低于30%时限期调整或更换，否则不得继续使用。
3.2改变电动机接线降压运行：消除“大马拉小车”现象，采用换小电动机的办法，使用起来经常遇到一些困难，如没有合适容量的电动机或更换后难于安装等等。这时采用改变电动机定子接线方式，由三角形改为星形降压运行，能使大电机变成小电机，起到与换用小电机的相同作用，这种方法适用于空载和轻载起动的场合，如金属切割机床中的车床等，国内外已广泛采用，为了适应负荷变化，把星形—三角形接线改为自动转换形式，即轻载时接成星形，重载时自动接为三角形，使电动机既能满足负载需要，又能节电。这种方法只限于额定接线方式为三角形的电动机使用。由三角形改为星形，定子每相绕组电压下降为原来的13，容量为原来的40%左右。
3.3合理安排和调整工艺流程：对于异步电动机和各类弧焊变压器的空载运行应加以限制。我们把电动机不做功只空转叫做“跑空车”。因为，异步电动机空载时取用的无功功率等于满载时的60%—80%，如果有大量电动机“跑空车”，这个部门的平均功率因数一定会很低。但是“跑空车”现象到处可见，例如车床加工零件过程中，经常进行退刀、测量、调整和更换零件等操作，这些操作占整个作业时间的比例很大，高者可达50%左右，电能浪费很大，为此，对于空载运行时间较长的设备要加以限制。
3.4并联补偿电容：实际中可以使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补偿无功，即：在感性负载上并联电容器。以下为理论解释：在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载与电源之间原有的能量交换。并联电容器的主要缺点是只能成组投切，以致不能平滑调节其无功功率。但将它与同步电动机或SVC实行联合补偿则可达到较理想的调节效果。它的另一缺点是其输出无功随安装母线电压降低而成平方的减少，这对系统稳定性显然是不利的。
3.5并联电抗器：并联电抗器也是一种重要的无功补偿装置。在感性无功补偿设备中，其造价较低，应优先选用。在超高压电网中，线路空载或轻载时大量充电功率过剩，采用并联电抗器补偿是必不可少的。这一般可以通过采用高压和低压并联电抗器适当配合的补偿方式实现。在长距离输电线路上，高压电抗器具有限制过电压、分层平衡无功、有利于使用单相重合闸和提高系统稳定性的综合功能。低压电抗器的主要特点是易于投切，主要用于运行方式变化中无功平衡和电压调整。
3.6串联电容器：在超高压系统中使用串联电容补偿是不简单的，这是由其本身以及与系统间的相互作用的复杂性所决定的。这些问题包括有布置与接入方式的选择、电容器保护、线路保护配置、可能在某些运行方式下引起发电机的自磁、自发振荡以及次同步谐振等等。近年来在电容器保护装置的设计以及开发防止次同步谐振的措施等方面不断取得的进展，在维持串联电容器使用折增长速度方面已经起了重要作用。
参考文献
[1]邱关源.电路（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999
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（一）提高功率因数对矿山企业和电力系统的好处如下：
1、提高电力系统供电能力
在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数，相应减少无功功率的供给，则在同样设备条件下，电力系统输出的有功率可以增加，增大了电力系统的供电能力。
2.降低输电线路中的功率损耗
当线路额定电压Un和输送的有功功率P均保持恒定时，则网路中的功率损耗与功率因数的平方成反比。
3.减少电能传输过程中的电压损失，提高供电质量
由于用户功率因数的提高，使网路中的电流减少。因此，网路的电压损失减少，网路末端用电设备的电压质量提高。
4.降低电能成本
由于从发电厂发出的电能有一定的总成本，提高功率因数可减少网路和变压器中的电能损耗，在发电设备容量不变的情况下，供给用户的电能就相应增多了，每度电的总成本就会降低。
由上述原因可知，提高用户功率因数对充分利用现有的输电、配电及电源设备，保证供电质量，减少电能损失，降低产品的成本，提高经济效益具有重大意义。所以，我国电力部门实行电力奖惩制度。对于功率因数高于0.9的给予奖励，对于功率因数低于0.9的进行处罚。
（二）提高功率因数的方法
当有功功率户一定时，减少无功功率便能提高功率因数。交流用电设备、电动机、变压器等建立磁场需要激磁无功功率Q1，同时还消耗漏磁无功功率Q2。其所需要的无功功率为
Q=Q1+Q2
其中
式中 Φm——交流磁通最大值，Wb；
Bm——磁感应强度最大值，T；
f———交流电的频率，Hz；
Rμ——磁路的磁阻，1/H；
μ——磁路的磁导率，H/m；
V——磁路的体积，m3；
U——激磁电压，V；
I——负荷电流，A；
X2———漏磁感抗，Ω；
K、K'、K"——常数。
由式（2—39）和式（2—40）可知，提高功率因数的方法如下：
1.正确选择电气设备
（1）选气隙小、磁阻Rμ小的电气设备。如选电动机时，若没有调速和启动条件的限制，则应尽量选择鼠笼式电动机。
（2）同容量下选择磁路体积小的电气设备。如高速开启式电机，在同容量下，体积小于低速封闭式和隔爆型电机。
（3）不需要调速、持续运行的大容量电机，如主要通风机等，有条件时可选择同步电动机，使其过激磁运行，提供超前无功功率进行补偿，使电网总的无功功率减小。
2.电气设备运行合理
（1）消除严重欠载运行的电机和变压器。对于负荷小于40%额定功率的感应电动机，在能满足启动、工作稳定性等要求条件下，应以小容量电机更换或将原为三角形接法的绕组改为星形接，降低激磁电压。对于变压器，当其平均负荷小于额定容量的30%时，应更换变压器或调整负荷。
（2）合理调度安排生产工艺流程，限制电气设备空载运行。
（3）提高维护检修质量，保证电机的电磁特性符合标准。
3.人工补偿无功功率
矿山企业为了使功率因数达到规定值以上，一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿。电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小等优点。
电容器的缺点是当通风不良或因电网高次谐波造成电容器过负荷使运行温度过高时，易出现外壳鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火灾。因此，规定电容器组应独立设室。
若补偿前功率因数为 ， 补偿后提高到 ，如图2—6所示，则补偿所用的电力电容器容量应为
式中 Pav——全矿有功平均负荷，kW；
PcaΣ——全矿有功计算负茶，kW；
Kav——平均负荷系数，
上式是按全矿平均负荷计算的所需补偿电容量，过去也有按全矿最大负荷PcaΣ进行计算的。
如果按 PcaΣ计算所需补偿的无功功率Qc，则当P
在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压应与其接人电网的工作地点电压相适应。
因每台电容器的无功容量为Qcl=ωClU2，可知电容器的实际补偿量与其端电压的平方成正比，所以电容器（柜）的数量N可按下式确定：
式中Qcl——每个电容顺（柜）的容量，kvar；
U——电容器装设处的电网电压，kV；
UN.c——电容器的额定电压，kV。
每相所需电容器台数为
（三）电容器的补偿方式和连接方式
1.电容器的补偿方式
电容器的补偿方式有三种，即单独就地补偿方式、分散补偿方式和集中补偿方式。
（1）单独就地补偿方式。将电容器直接与用电设备并联，共用一套开关设备。这种补偿方式的特点是补偿效果最好，不但能减少高压电源线路和变压器的无功负荷，而且能减少干线和分支线的无功负荷。其缺点是电容器将随着用电设备—同工作和停止，所以利用率较低，投资大，管理不方便。这种补偿方式只适用于长期运行的大容量电气设备及所需无功补偿容量较大的负荷，或由较长线路供电的电气设备。
（2）分散补偿方式。将全部电容器分别安装于各配电用户的母线上，各处电压等级可能不同。这种补偿方式的优点是电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少高压电源线路和变压器中的无功负荷。其缺点是不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方便，初期投资较大。
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一、提高功率因数的意义
改善企业用电的功率因数（即无功功率补偿）是企业节约电能的重要课题，因此应给予足够重视，并采取相应的技术措施以提高功率因数。由于企业采用大量的感应电动机和变压器等用电设备，通过磁场，变压器才能改变电压并且将能量送出去，电动机才能转动并带动机械负荷。全国供用电规则还规定了在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；其他100KVA（KW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电，功率因数为0.80以上。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电部门可拒绝供电。因此对无功功率进行补偿，提高企业用电的功率因数具有重要的意义。
提高功率因数对企业和电力系统的好处如下：
（1）提能够降低生产成本、减少投资、改善设备的利用率
1.1 功率因数可以表示成下述形式
越高，所需视在功率越小。而当有功负荷一定时，若功率因数值越大，可知无功负荷就越小，充分发挥了发、供电设备的生产能力，提高了经济效益。在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数相应减少无功功率的供给，则在同样设备的条件下，电力系统输出的有功功率可以增加。
（2）减少网络中的电压损失，提高供电质量
由于用户功率因数的提高，使网络中的电流减小，因此网络的电压损失减少，网络未端用电设备的电压质量提高。
二、提高功率因数的方法
功率因数等有功功率除以根号下有功功率的平方与无功功率的平方之和。当有功功率一定时，若减少无功功率便可以提高功率因数。交流用电设备、电动机、变压器等建立磁场需要激磁无功功率，同时还消耗漏磁无功功率。
（一）提高功率因数方法如下：
（1）选气隙小、磁阻小的电气设备，如选电动机时，若没有调速和启动条件限制，应尽量选择鼠笼型电动机。
（2）同容量下选择磁路体积小的电气设备。如高速开启式电动机，在同容量下，体积小于低速封闭式和隔爆型电动机。
（3）根据负荷选用相匹配的变压器。电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且与负荷率有关1若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次侧降低约3～5%；若变压器轻载运行，当负荷小于0.6时，一次侧功率因数就显著下降，下降达11～18%，所以电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济，一般应在60%～70%比较合适，为了充分利用设备和提高功率因数，电力变压器一般不宜作轻载运行。当电力变压器负荷率小于30%时，应当更换成容量较小的变压器。
（二）电气设备运行合理
（1）正确选用异步电动机的型号与容量。据有关资料介绍，我国中小型异步电动机的用电负荷约占电网总负荷的80%以上，几个主要电网中，电动机所耗能占整个工业用电量的60%～68%左右，因此做好电动机的降损节能具有十分重要的经济意义，正确选用异步电动机，使其额定容量与所带负载相配合，对于改善功率因数是十分重要的。在选型方面，要注意选用节能型，淘汰高能耗的电动机，并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求，选用不同的型号。电动机的效率η与功率因数cosφ是反映电动机经济运行水平的主要指标，都与负载率β有密切关系。GB/T12497-90 对三相异步电机三个运行区域规定如下：
当β
（2）合理调度安排生产工艺流程，限制电气设备空载运行。生产时间要躲开高峰时间，降低高峰用电量。
（3）提高维护检修质量，保证电气的电磁特性符合标准。
（4）进行技术改造，降低总的无功消耗。
三、人工补偿无功功率
企业为了使功率因数达到国家要求的规定值（0.90）以上，一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿，电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小等优点。
四、综上所述，提高功率因数必然对国家的能源利用、企业的经济效益起到促进作用，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的条件。应根据不同情况采取相应措施来提高功率因数，降低无功损耗，从而提高经济效益。
参考文献
篇10
目前，典型的降压型（BUCK）功率因数校正器对功率的提高还不能令人满意，虽然高压输出型（BOOST）功率因数校正器已在各种用电设备上获得广泛的应用，但是由于输出电压高，使得某些应用领域制造成本加大、产品可靠性降低。譬如，为荧光灯、高压纳灯等照明光源配套使用的电子镇流器就是如此。40瓦的荧光灯和高压纳灯的工作电压约100伏，如能使功率因数校正器的输出电压为200伏左右，就可降低电子镇流器上开关管电压应力，省掉开关变压器、减小降压电感的体积、容量，使产品的材料成本和生产成本大为降低。同时可靠性、耐用性、效率等性能指标会明显提高。再者，日本、美国等发达国家的市电电压约为110伏，我们对其先进产品的消化只能是方法上的模拟，也就是对其先进产品的电路参数，器件性能参数要重新设计，费事费力，事位功半，往往制造出的产品在性能上还有所下降。如能设计出输出电压为200V而成本又低的高功率因数校正器，我们对其先进产品的消化吸收就能从方法上的模拟变为形体上的仿真，为我们多快好省的研制出先进的电源产品提供了条件。这主是我们要研制降压型高功率因数校正器的目的。
2 降压型功率因数校正器
2.1 单管降压型高功率因数校正器电路
2.1.1 电路组成
单管降压型高功率因数校正器由升压型（BOOST）功率因数校正器电路和降压转换电路组成，其电路图如图1-1所示。在图1-1中，由开关管V1、电感器L1、二极管D1-5、D8、电容器C1、Co组成升压电路；由开关管V1、二级管D6-8、电感器L2、电容器C1、Co组成降压电路。
2.1.2 电路工作过程
设该功率因数校正器的输出电压Vo约为市电峰值电压的二分之一，即Vo≤200伏。当开关管V1工作时，在提高了功率因数便市电电压、电流波形保持一致的同时，所功率因数校正器的高压输出（Vi+Vo）变成降压。具体变换过程是：
当开关管V1在开关信号作用下导通时，电容器C1上的能量通过二极管D7、电感器L2、电容器Co、二级管D6及开关管V1级成的供电回路将电容器C1上存储的能量传输给输出电容器Co；当开关管V1在截止时，电感器L2存储的能量通过输出电容器Co、二级管D7、D8组成的续流供电回路传输给输出电容器Co；同时，电感器L1中存储的能量约有二分之一直接传输给输出电容器Co，实现了高效传输。到此该电器完成了一个工作周期，实现了高效功率因数和降压输出功能。
2.1.3 电路的设计
设该功率因数校正器中的升压电感器L1和储能电感器L2的设计完全和升压型功率因数校正器中的设计及降压型开关电源中储能电感的设计一样，不再叙述。
2.1.4 电路的优点
该电路的优点是简单方面的实现了降压高功率因数输出。与传统的BUCK电路相比，实现了输入电流的连续，减小了电磁干扰，方便了后级开关电源的设计，该电路可以广泛的应用在电子镇流器、家电、办公自动化等中小功率用电设备中。该电路根据不同需要还可以派生出图1-2、图1-3、图1-4三种电路，其工作过程不再叙述。如在图中a、b两点加入D9，会提高电路效率。
2.2 准单管降压型高功率因数校正器电路
2.2.1 电路的组成
准单管降压型高功率因数校正器电路由升压型（BOOST）功率因数矫正器电路、降压型（BUCK）功率因数矫正器电路和降压转换电路三部分组成。其电路图如图2-1所示。在图2-1中，由开关管V1、二极管D1～5、D7、电感器L1、电容器C1、Co组成升压电路；由开关管V2、电感器L1、二极管D1～5、电容器Co组成降压电路（在开关管V2导通时），由开关管V2、电感器L2、二极管D6、电容器C1、Co组成在开关管V2导通时向输出端供电的回路；由电感器L2、二极管D6、D7及电容器Co组成在开关管V2截止时向输出端续流供电回路。
2.2.2 电路工作过程
该电路的工作过程有二种模式，即当市电电压小于或等于输出电压前后，开关管V1、V2同时导通或截止为第二种工作模式。本文只对第一种工作模式进行说明。
设该电路的输出电压Vo约为市电峰值电压的二分之一，即Vo≤200伏。在市电电压Vi≤Vo前后，开关管V1、V2同时导通或截止，由开关管V1实现升压型功率因数校正器的功能，开关管V2实现把电容器C1的能量传输给输出电容器Co，完成降压转换功能。在市电电压Vi≥Vo时，开关管V1截止主开关管V2工作，V2导通时，由开关管V2、电感L1、一极管D1～5、电容器Co组成的降压功率因数校正电路把输入电流直接传送给电容器Co；同时还把电容器C1上能量通过与电容器Co、电感器L2、二极管D6组成的供电回路传送给输出电容器Co；开关管V2截止时，该电路由降压型工作模式变为升压型工作模式，使输入电流连续向输出电容Co供电。同时电感器L2中存储的能量通过与二极管D6、D7、电容器Co组成的续流供电回路向输出电容器Co供电。到此该电路完成了一个工作周期，实现了降压转换功能。
2.2.3 电路的优点
该电路的优点是使用一个主开关管实现了降压输出。且功率因数高，而主开关管承受的电压应力约为市电电压峰值的一半，且使得市电输入电流连续，电磁干扰小，效率高、成本低。可广泛应用于空调、电磁炉、微波炉、通信电源、逆变焊机等中大功率电源设备中。该电路根据不同需要还可以派生出图2-2、图2-3、图2-4三种电路，其工作过程不再叙述。如在图a、b两点加入D8，会提高电路效率。
3 结论
篇11
如果能有效提高系统的自然功率因数，就能够使发、供电和用电等部门均得到明显的效益。提高自然功率因数是指不用任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率来提高功率因数的方法。它不需增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。
1.电动机
1.1 合理地选择和使用电动机
无功功率用于感应电动机励磁占电力系统总无功功率的70%左右，合理选用感应电动机，是提高自然功率因数的重要措施之一。因此，应保证电动机在75%以上的负荷状态下运行，尽量减少备用容量，否则不仅降低功率因数，增加电耗，而且也增加设备及供电系统的投资。
1.2 适当降低电动机运行电压
由异步电动机的无功功率与端电压的关系曲线可知，对于轻载运行电动机，可适当降低运行电压，以提高自然功率因数和节约电力、电能。降低运行电压的方式有两种：（1）对于有专变供电的电动机，可改变变压器的分接开关，或加装专用自耦接触式调压器、旋转式感应调压器和补偿式调压器，以适当降低电动机供电电压；（2）改变电动机内部接线。对于轻载电动机可将三角形接线改为星形接线（适用于负荷率为40%及以下） 来降低电动机运行电压，提高自然功率因数及效率。
1.3 安装空载自动断电装置
对于存在周期性空载运行的电动机，可安装空载自动断电装置，以控制电动机的空载损失。因为空载时电动机消耗的无功功率占额定负荷时所消耗的无功功率的60% ～70%，所以，此办法可以使电动机的自然功率因数显著提高。
1.4 提高电动机的检修质量
由于震动或弯曲，以及轴承的磨损或偏心，使电动机的气隙不均或过大，以及磁阻增大，导致电动机的无功功率需求量增加。因此，应定期检修电动机并提高检修质量。电动机是运行费用大于成本费用的机械设备，必要时应淘汰旧电动机，更换为新电动机。
2.变压器
2.1 合理选择与使用变压器
合理选择变压器的容量，低损耗变压器的最佳负荷率为50%。及时切除空载变压器，减少变压器的空载损失。对变压器实行并联运行以及对并联运行的变压器根据其负荷变化的特点实行经济运行。根据电网运行电压情况及时调整变压器的分接开关，防止变压器过激磁。
2.2 均衡变压器负荷
对于多台变压器的用户，均衡各变压器负荷可以减少变压器阻抗中的无功损耗，因而提高负荷的自然功率因数。均衡变压器的负荷还有降低变压器有功损耗、改善电压质量等作用。与此相似，当有多回低压架空线平行架设时，将其改造为并联运行，亦可以减少有功损耗、无功损耗和电压损耗，同时还可以改善电压偏低时电动机的启动条件。
2.3 停运空载变压器
变压器空载时的无功损耗为，停运空载变压器可以减少无功损耗，提高自然功率因数。例如， 某S N ＝100kVA 的变压器，I0 % ＝2.5，则停运空载变压器可节省2.5kvar 无功功率，同时还可以节省有功损耗。
3.采用电缆供电或减小架空线几何均距
在经济条件许可的情况下，采用电缆供电可提高自然功率因数。这是因为电缆线路的电抗为零，因而电缆供电没有无功损耗。此外，电缆线路的电容电流较大，有一定的无功补偿作用。减小架空线几何均距可以减小线路电抗，从而减少线路的无功损耗，达到提高自然功率因数的目的。采用小截面多回路的供电方式，也可以减小线路电抗，从而减少线路无功损耗。
4.星角变换
利用星形―三角形变换提高自然功率因数对于三角形接法的轻载电动机可以改为星形接法，实行降压运行，以达到提高自然功率因数和节约电力的目的。但是，这种改接方法必须满足两个条件：（1）电动机必须具有在临界负荷率以下稳定运行的工作状态；（2）在大于临界负荷率区，应无星形接法稳定运行的工作状态。
当电动机长期处于临界负荷率βL 以下工作状态时， 直接将电动机改为星形接法，其提高的功率因数和节电效果最为明显。当电动机处于轻载、重载两档运行时，采用三角形一星形自动切换装置，可较好地提高功率因数而获得节电效果。只有当电动机负荷率β小于βL 时，实行三角形―星形改接才有实际意义。由于电机极数不同，临界负荷率βL 就不同。
实践证明，当电动机从空载至30%负荷变化时，由三角形变为星形运行，其效率和功率因数的提高都是十分显著的。
5.调整负荷，实现均衡用电
供电电网负荷的大幅度变化，将增加供电设备的容量和线损。因为负荷曲线峰谷差大，则负荷曲线形状系数K 值也大。根据计算电能损耗的等值功率法，在供电量相同的情况下，等效功率大，无功电能损耗也大。如果K＝1 时，无功线损为100%，则当K＝1.05时，线损增加10%；当K＝1.1时，线损增加21%；当K＝1.2时，线损增加44%。因此，搞好调整负荷工作是降损节电的重要环节之一。在供用电管理工作中，应当重视负荷调整，实行高峰让电、限电，有计划地安排中午、后夜填谷负荷。
参考文献：
[1]刘成梁.《论供电系统中改善功率因数的必要性及方法》.安装,2009
[2]王智勇.《改善电网功率因数的意义和方法》.煤,2010
[3]濮贤成,钟诵平,程文.《实用降损技术讲座（一）自然功率因数与自然功率因数的提高》.农村电工,2004
篇12
1、现场数据分析
1.1天官区变电站、九里山变电站现场实际情况如下：
1.1.1天官区变电站35kv变压器一台运行、另一台备用。加装无功补偿装置前功率因数0.85。九里山变电站35kv变压器一台运行、另一台备用。加装无功补偿装置前功率因数0.72.
1.2无功补偿技术能够借助于无功补偿设备为用电系统设备提高一定的无功功率，以提高用电设备乃至整个系统的功率因数，改善供电质量，提高供电效率，减少电费开支，降低生产成本，从而提高企业的经济效益。例：将1000kvA变压器的功率因数从0.8提高到0.98时：
补偿前：1000×0.8=800kw；补偿后：1000×0.98=980kw。同样一台1000kvA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180kw的负荷。天官区变电站、九里山变电站是集团公司整个自供电网架通东西联网的110kv枢纽变电站。天官区变电站、九里山变电站功率因数低，那么整个自供电网功率因数也低，严重影响矿井安全。鉴于此，对天官区、九里山变电站展开研究以提高自网功率因数。详见图1。
1.3九里山变电站分析 ： 演九二线路功率因数0.85，演马升压站侧演九二线路功率因数0.91，但演东线功率因数0.98，故，九里山变电站需要加装功率补偿装置。九里山变电站6kv母线侧功率因数应由0.68补偿到0.95，实际有功功率为3000kw。（演九Ⅰ线路不考虑补偿原因是九九线路功率因数0.95；九罗线路不考虑补偿。）因此，九里山变电站6kv母线侧无功补偿为Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山变电站加装TSC+HVC动态无功功率补偿装置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；补偿前功率因数0.68，补偿后功率因数达到0.97。详见图2
1.4天官区变电站分析：天官区变电站6kv母线功率因数由0.85补偿至0.95，实际有功功率为2000kw。则：天官区变电站6kv侧补偿为：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官区变电站加装DWZB-2000电压型无功自动补偿成套装置；该装置的原理是根据电容器无功功率输出与电容量、频率、电压参量的关系，即Q=2πfcu通过调节电容器的端电压来调节其无功功率输出，满足系统无功功率的需要。达到稳定电压提高功率因数。容量为1500kvar；加装无功功率补偿装置后功率因数达到0.99。详见图3
2提高功率因数的优点
2.1通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。
2.2减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。
2.3在补偿的同时可以动态抑制系统谐波,改善电压畸变率.
2.4可以提高电气设备效率,增加变压器带载容量。举例说明：天官区变电站：将5000KVA变压器的功率因数从0.85提高到0.99时：补偿前：5000×0.85=4250KW；补偿后：5000×0.99=4950Kw。功率因数改变后，它就可以多承担7000KW的负载。九里山变电站将10000KVA变压器之功率因数从0.72提高到0.98时：补偿前：10000×0.72=7200KW；补偿后：10000×0.98=9800KW。功率因数改变后，它就可以多承担2600KW的负载。
2.5减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数的提高,减少了电费的支出。
2.6改善电能质量：电力系统向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化的。当线路输送一定数量的有功功率，若输送的无功功率越多，线路的电压损失越大。即送至用户端的电压就越低。当用户功率因数提高以后，它向电力系统吸取的无功功率就要减少，因此电压损失也要减少，从而改善了用户的电压质量。
篇13
YOU Shihong
Jiangsu Zhangjiagang Power Supply Company,City 215600
Abstract: Base on the Policy of Tariff Regulation by Power Factor;This paper study the relationship between tariff and power factor. According to the policy, this paper takes the client whose power factor criteria is 0.9 on as the object of the research. The influence coefficient that power factor adjust tariff is concluded. The conclusion shows, if power factor between 0.95 and 1.0, the client would pay the least tariff.
Key words: client; power factor; affect; tariff
中图分类号：F470.6 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
水利电力部、国家物价局《功率因数调整电费办法》（[83]水电财字第215号）文件规定了功率因数的标准值及其适用范围，拟订了电费的调整标准。根据这一办法，参与功率因数调整的客户电费包括功率因数调整电费。客户需要根据自身实际用电情况，在用电侧加装无功补偿装置。
由于功率因数大小对电网运行、客户电费存在影响，部分学者对影响情况进行了分析。文献[1]分析了功率因数调整电费现状及存在问题，分析了影响客户功率因数的因素，提出了功率因数考核标准的确定模型，研究了功率因数调整电费奖惩方式与力度。文献[2]分析了现有功率因数考核中存在的一些问题，探讨了分时段功率因数考核的新方法，通过案例分析得出功率因数分时段考核具有更好的实时性，能够更公正地评价客户的无功管理的结论。但这些研究并没有分析功率因数与考核标准偏差对客户电费的影响。
1 功率因数对电费影响的数学模型
为更好地研究功率因数对电费的影响，以考核标准值为0.9的客户为例建立研究模型。假定计量点电压为U，电流为I，功率因数为，使用时间为T，电费单价为D，在时间T内发生的电费总额为W。根据功率因数考核办法可得到如下计算式：
对上式进行归并，可简化为：
（1）
2 功率因数对电费的影响分析
上式（1）为功率因数对电费的影响的数学模型。因电压U、电费单价D、使用时间T不变，对式（1）进行如下分析：
2.1 假定电流I不变，根据代入法，可得出功率因数对电费W的影响系数K，如表1所示。从表1可知，在电流I不变的情况下，功率因数越大，应交电费W越多。
表1 电流I不变，功率因数对电费的影响系数表
以上分析基于电流I不变的基础上，不符合实际用电情况。实际上，在用电设备一定的情况下，根据能量守恒定律，电流I的有功分量保持不变。因此，电费W不会因功率因数的减小而导致电费减少。
为便于进一步分析电费W与功率因数的关系，将电流I分解成有功分量和无功分量。向量图如图1所示。
图1 电流I分解示意图
2.1 假定有功电流不变，由于，代入后，式（1）可进一步简化为：
（2）
由上式（2）可知，在不变的情况下，功率因数时，电费W保持不变。功率因数时，数值越小，应交电费W越大。
表2 有功电流不变，功率因数对电费的影响系数表
供电系统示意图如图2所示。计量点输入的有功电流为，无功电流为，无功补偿设备输出的补偿电流为，用电设备消耗的有功电流为，无功电流为。根据基尔霍夫电流定律，可得到如下公式：
（3）
从式（3）可知，用电设备的有功电流均通过计量点输入。在用电设备无功电流一定的情况下，无功补偿设备输出的无功电流越大，通过计量点输入的无功电流越小。由此可见，以有功电流不变为基础的分析符合实际用电情况。
图2 供电系统示意图
图3 电流不变，功率因数对电费的影响系数变化趋势图
3结论
从以上分析可知，有功电流不变，计量点功率因数与电费的关系为：
时，电费W减少0.75%；
时，每提高0.01，电费W减少0.15%；
时，每减小0.01，电费增加0.5%；
时，每减小0.01，电费增加1.0%；
时，每减小0.01，电费增加2.0%。
从以上研究情况可知，大工业客户应加强无功补偿设备管理，将计量点功率因数保持在0.95-1.0之间，使得电费支出最少。
参考文献：
[1]郭琳霞,程瑜,张粒子,黄海涛. 功率因数调整标准研究, 2008年中国国际供电会议论文集[C]. 1-4.
