電網(wǎng)建設(shè)中的無(wú)功補(bǔ)償

1功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/p>

1.1功率因數(shù)：電網(wǎng)中的電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)變壓器等屬于既有電感又有電阻的電感性負(fù)載，電感性負(fù)載的電壓和電流的相量間存在著一個(gè)相位差，相位角的余弦cosφ即是功率因數(shù)，它是有功功率與視在功率之比即cosφ＝P/S。功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度及用電管理水平的一個(gè)重要指標(biāo)。

1.2無(wú)功功率補(bǔ)償：把具有容性功率的裝置與感性負(fù)荷聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性裝置釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量，而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性裝置卻在吸收能量，能量在相互轉(zhuǎn)換，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性裝置輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。

2無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康呐c效果

2.1補(bǔ)償無(wú)功功率，提高功率因數(shù)

2.2提高設(shè)備的供電能力

由P＝S·cosφ可看出，當(dāng)設(shè)備的視在功率S一定時(shí)，如果功率因數(shù)cosφ提高，上式中的P也隨之增大，電氣設(shè)備的有功出力也就提高了。

2.3降低電網(wǎng)中的功率損耗和電能損失

由公式I＝P/（·U·cosφ)可知當(dāng)有功功率P為定值時(shí)，負(fù)荷電流I與cosφ成反比，安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置后，功率因數(shù)提高，使線路中的電流減小，從而使功率損耗降低：ΔP＝I2R，降低電網(wǎng)中的功率損耗是安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的主要目的。

2.4改善電壓質(zhì)量

在線路中電壓損失ΔU的計(jì)算公式如下：

ΔU＝

×10

-3

式中

ΔU——線路中的電壓損失

kV

P——有功功率MW

Q——無(wú)功功率Mvar

Ue——額定電壓kV

R——線路總電阻Ω

XL——線路感抗Ω

由上式可見(jiàn)，當(dāng)線路中的無(wú)功功率Q減少以后，電壓損失ΔU也就減少了。

2.5減少用戶電費(fèi)開(kāi)支，降低生產(chǎn)成本。

2.6減小設(shè)備容量，節(jié)省投資。

3無(wú)功補(bǔ)償容量的選擇

3.1按提高功率因數(shù)值確定補(bǔ)償容量Q

c

Qc＝P[

]（kvar）

式中P——最大負(fù)荷月的平均有功功率kW

cosφ１cosφ2——補(bǔ)償前后功率因數(shù)值

例如：某加工廠最大負(fù)荷月的平均有功功率為300kW，功率因數(shù)cosφ＝0.6，擬將功率因數(shù)提高到0.9，則所選的電容器容量為：

QC=300×[

]=300×（1．33—0．48）=255

（kvar）

3.2按提高電壓值確定補(bǔ)償容量QC

QC=

（kvar）

式中

ΔU——需要提高的電壓值V

U——需要提高的電壓值V

U2——需要達(dá)到的電壓值kV

X——線路電抗Ω

3.3按感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載電流值確定補(bǔ)償容量

電動(dòng)機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償一般采用就地補(bǔ)償方式，電容器隨電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止投退，容量以不超過(guò)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的無(wú)功損耗為宜，計(jì)算公式：

QC≤

Ue

I0

(kvar)

式中

Ue——電動(dòng)機(jī)額定電壓kV

IO——電動(dòng)機(jī)空載電流可用鉗形電流表測(cè)出，若粗略估算，也可用下式：

QC＝(1/4～1/2)Pn

式中

Pn——電動(dòng)機(jī)額定功率kW

3.4按配電變壓器容量確定補(bǔ)償容量

配電變壓器低壓側(cè)安裝電容器時(shí)，應(yīng)考慮以下原則：在輕負(fù)荷時(shí)，防止向10kV配電網(wǎng)倒送無(wú)功；取得最大的節(jié)能效果，根據(jù)配變?nèi)萘堪聪率接?jì)算：

QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)

Sn——配變?nèi)萘縦VA

總之，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“全面規(guī)劃，合理布局，分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，要把降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主；又要把集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主；同時(shí)，供電部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合，以就地平衡為主，共同搞好無(wú)功補(bǔ)償?shù)呐渲煤凸芾恚瑥亩〉脽o(wú)功補(bǔ)償?shù)淖畲蠼?jīng)濟(jì)效益。

[摘要]

對(duì)廣大供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動(dòng)，而且關(guān)系到節(jié)約用電和整個(gè)供電區(qū)域的供電質(zhì)量，這是眾所周知的道理。因此，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，已成為電力工業(yè)中一個(gè)重要課題，而提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，首先就要提高各用戶的功率因數(shù)。文中簡(jiǎn)要集中探討了影響電網(wǎng)功率因數(shù)的主要因素以及低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膸追N使用方法，以及確定無(wú)功補(bǔ)償容量從而提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一般方法。

[關(guān)鍵詞]

功率因數(shù)

影響因素

補(bǔ)償方法

容量確定

許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場(chǎng)才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無(wú)功功率，因此，所謂的“無(wú)功“并不是“無(wú)用“的電功率，只不過(guò)它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無(wú)功電源，兩者缺一不可。

在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數(shù)COSφ，其計(jì)算公式為：

COSφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無(wú)功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。

用戶功率因數(shù)的高低，對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分的發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。因此，對(duì)于全國(guó)廣大供電企業(yè)、特別是對(duì)現(xiàn)階段全國(guó)性的一些改造后的農(nóng)村電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，若能有效的搞好低壓補(bǔ)償，不但可以減輕上一級(jí)電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫Γ纳铺岣哂脩艄β室驍?shù)，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費(fèi)。其社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益都會(huì)是非常顯著的。

影響功率因數(shù)的主要因素

1.1

電感性設(shè)備和電力變壓器是耗用無(wú)功功率的主要設(shè)備

大量的電感性設(shè)備，如異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無(wú)功功率的主要消耗者。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)，在工礦企業(yè)所消耗的全部無(wú)功功率中，異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗占了60％～70％；而在異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)所消耗的無(wú)功又占到電動(dòng)機(jī)總無(wú)功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。電力變壓器消耗的無(wú)功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無(wú)功功率約為滿載時(shí)的1/3。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長(zhǎng)期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。

1.2

供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大影響

當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無(wú)功功率將增長(zhǎng)得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的110％時(shí)，一般無(wú)功將增加35％左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無(wú)功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

1.3

電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的磁化無(wú)功功率造成一定的影響

綜上所述，我們知道了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。

低壓網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償

2.1

低壓網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?/p>

低壓無(wú)功補(bǔ)償我們通常采用的方法主要有三種：隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償。下面簡(jiǎn)單介紹這三種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1.1

隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連續(xù)運(yùn)行(如大中型異步電動(dòng)機(jī))的無(wú)功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無(wú)功為主。此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無(wú)功峰荷。

隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，不會(huì)造成無(wú)功倒送，而且不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2

隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器二次側(cè)，以無(wú)功補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。配變?cè)谳p載或空載時(shí)的無(wú)功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無(wú)功，配變空載無(wú)功是農(nóng)網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷的主要部分，對(duì)于輕負(fù)載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加，不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價(jià)。

隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無(wú)功，限制農(nóng)網(wǎng)無(wú)功基荷，使該部分無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無(wú)功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無(wú)功補(bǔ)償中常用的手段之一。

2.1.3

跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是指以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4KV母線上的補(bǔ)償方式。適用于100KVA以上的專用配電用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式，補(bǔ)償效果好。

跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量小，比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對(duì)延長(zhǎng)、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對(duì)較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。

2.2

采用適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)

提高自然功率因數(shù)是不需要任何補(bǔ)償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來(lái)減少各種用電設(shè)備所消耗的無(wú)功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。下面將對(duì)提高自然功率因數(shù)的措施做一些簡(jiǎn)要的介紹。

2.2.1合理選用電動(dòng)機(jī)

合理選擇電動(dòng)機(jī)，使其盡可能在高負(fù)荷率狀態(tài)下運(yùn)行。在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，既要注意它們的機(jī)械特性，又要考慮它們的電氣指標(biāo)。舉例說(shuō)，三相異步電動(dòng)機(jī)（100KW）在空載時(shí)功率因數(shù)僅為0.11，1/2負(fù)載時(shí)約為0.72，而滿負(fù)載時(shí)可達(dá)0.86。所以核算負(fù)荷小于40%的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)換以較小容量的電動(dòng)機(jī)，并合理安排和調(diào)整工藝流程，改善運(yùn)行方式，限制空載運(yùn)轉(zhuǎn)。故從節(jié)約電能和提高功率因數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，必須正確合理的選擇電動(dòng)機(jī)的容量。

2.2.2

提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)表明，異步電動(dòng)機(jī)定子繞組匝數(shù)變動(dòng)和電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙變動(dòng)是對(duì)異步電動(dòng)機(jī)無(wú)功功率的大小有很大影響。因此檢修時(shí)要特別注意不使電動(dòng)機(jī)的氣隙增大，以免使功率因數(shù)降低。

2.2.3

采用同步電動(dòng)機(jī)或異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行補(bǔ)償

由電機(jī)原理可知，同步電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無(wú)功取決于轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流大小，在欠激狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)“吸取”無(wú)功，在過(guò)激狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)“送出”無(wú)功。因此，只要調(diào)節(jié)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使其處于過(guò)激狀態(tài)，就可以使同步電機(jī)向電網(wǎng)“送出”無(wú)功功率，減少電網(wǎng)輸送給工礦企業(yè)的無(wú)功功率，從而提高了工礦企業(yè)的功率因數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動(dòng)機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵(lì)磁電流，使其呈同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，這就是“異步電動(dòng)機(jī)同步化”。因而只要調(diào)節(jié)電機(jī)的直流勵(lì)磁電流，使其呈過(guò)激狀態(tài)，即可以向電網(wǎng)輸出無(wú)功，從而達(dá)到提高低壓網(wǎng)功率因數(shù)的目的。

2.2.4

正確選擇變壓器容量提高運(yùn)行效益

對(duì)于負(fù)載率比較低的變壓器，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。如：對(duì)平均負(fù)荷小于30%的變壓器宜從電網(wǎng)上斷開(kāi)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)線提高負(fù)荷率。

通過(guò)以上一些提高加權(quán)平均功率因數(shù)和自然功率因數(shù)的敘述，或許我們已經(jīng)對(duì)“功率因數(shù)”這個(gè)簡(jiǎn)單的電力術(shù)語(yǔ)有了更深的了解和認(rèn)識(shí)。知道了功率因數(shù)的提高對(duì)電力企業(yè)的深遠(yuǎn)影響，下面我們將簡(jiǎn)單介紹對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行人工補(bǔ)償?shù)姆绞胶蛯?duì)補(bǔ)償容量的確定方法。

功率因數(shù)的人工補(bǔ)償

功率因數(shù)是工廠電氣設(shè)備使用狀況和利用程度的具有代表性的重要指標(biāo)，也是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)主要指標(biāo)。供電企業(yè)僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法已經(jīng)不能滿足工廠對(duì)功率因數(shù)的要求，工廠自身還需要裝設(shè)補(bǔ)償裝置，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行人工補(bǔ)償。

3.1

靜電電容器補(bǔ)償

靜電電容器既電力電容器。利用電容器進(jìn)行補(bǔ)償，具有投資省、有功功率損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)通風(fēng)不良、運(yùn)行溫度過(guò)高時(shí)，油介質(zhì)電容器易發(fā)生漏油、鼓肚、爆炸等故障。因此，建議使用粉狀介質(zhì)電容器。

當(dāng)企業(yè)感性負(fù)載比較多時(shí)，它們從供電系統(tǒng)吸取的無(wú)功是滯后（負(fù)值）功率，如果用一組電容器和感性負(fù)載并聯(lián)，電容需要的無(wú)功功率是超前（正值）功率，如果電容器選的合適，令Qc+Ql=0，這時(shí)企業(yè)已不需要向供電系統(tǒng)吸取無(wú)功功率，功率因數(shù)為1，達(dá)到最佳值。

3.1.1

電容器補(bǔ)償容量的確定

電力電容器的補(bǔ)償容量Qc可按下式計(jì)算：

Qc=α·Pjs（tgφ1-tgφ2）

式中

Pjs——最大有功計(jì)算負(fù)荷，KW

tgφ1、tgφ2——補(bǔ)償前、后功率因數(shù)角的正切值

α——平均負(fù)荷系數(shù)，一般取0.7～1，視Pjs的計(jì)算情況而定。如果在計(jì)算時(shí)已采用了較小系數(shù)值，α可取1。

某些已進(jìn)行生產(chǎn)的工礦企業(yè)，可由下式確定其有功電能消耗量：

Ap=Pjs·Tmax·p

(KW·H)

式中

Ap——有功電能消耗量

Pjs——有功計(jì)算負(fù)荷

Tmax·p——最大有功計(jì)算負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)

3.1.2

并聯(lián)補(bǔ)償移相電容器，應(yīng)滿足以下電壓和容量的要求

Ue·c≥Ug·c

nQg·c≥Qc

式中

Ue·c——電容器的額定電壓（KV）

Ug·c——電容器的工作電壓（KV）

n——并聯(lián)的電容器總數(shù)

Qg·c——電容器的工作容量（Kvar）

Qc——電容器的補(bǔ)償容量（Kvar）

3.2

動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償

動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償一般應(yīng)用于用電容量大、生產(chǎn)過(guò)程其負(fù)載急劇變化且具有重復(fù)沖擊性的大型鋼鐵企業(yè)。這種波動(dòng)頻繁、急劇、幅值很大的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率，采用調(diào)相機(jī)或固定電容器進(jìn)行補(bǔ)償已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了要求，目前一般采用的新型動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備是靜止無(wú)功補(bǔ)償器。它具有穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、改善電網(wǎng)運(yùn)行性能、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償反應(yīng)迅速、調(diào)節(jié)性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。但最明顯的缺點(diǎn)是投資大、設(shè)備體積大、占地面積大。

3.3

分相補(bǔ)償

在民用建筑中大量使用的是單相負(fù)荷，照明、空調(diào)等由于負(fù)荷變化的隨機(jī)性大，容易造成三相負(fù)載的嚴(yán)重不平衡，尤其是住宅樓在運(yùn)行中三相不平衡更為嚴(yán)重。由于調(diào)節(jié)補(bǔ)償無(wú)功功率的采樣信號(hào)取自三相中的任意一相，造成未檢測(cè)的兩相要么過(guò)補(bǔ)償，要么欠補(bǔ)償。如果過(guò)補(bǔ)償，則過(guò)補(bǔ)償相的電壓升高，造成控制、保護(hù)元件等用電設(shè)備因過(guò)電壓而損壞；如果欠補(bǔ)償，則補(bǔ)償相的回路電流增大，線路及斷路器等設(shè)備由于電流的增加而導(dǎo)致發(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無(wú)功補(bǔ)償方式，不但不節(jié)能，反而浪費(fèi)資源，難以對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行有效補(bǔ)償，補(bǔ)償過(guò)程中所產(chǎn)生的過(guò)、欠補(bǔ)償?shù)缺锥烁菍?duì)整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。

據(jù)有關(guān)資料介紹，某地綜合樓是集商場(chǎng)、銀行、辦公、車庫(kù)、賓館為一體的一類高層建筑，總建筑面積3.2萬(wàn)m2。主要用電設(shè)備有空調(diào)機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)及照明燈具等，其中照明燈具均為單相負(fù)荷，功率因數(shù)在0.45～0.75之間。低壓有功計(jì)算負(fù)荷2815KW，其中，照明用電有功負(fù)荷1086.5KW，其它負(fù)荷基本為空調(diào)、風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等三相負(fù)荷。補(bǔ)償前無(wú)功功率31872Kvar，若整體功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.92，需補(bǔ)償1982Kvar，補(bǔ)償后無(wú)功功率1200Kvar。原設(shè)計(jì)采用低壓配電室并聯(lián)電容器組三相集中自動(dòng)補(bǔ)償，工程竣工投入使用后，經(jīng)常出現(xiàn)儀器、燈具等用電設(shè)備燒壞或不能正常使用等情況，影響正常經(jīng)營(yíng)和工作。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)低壓饋線回路三相負(fù)荷不平衡，差距很大，電流差異大，最大相電流差為900A；檢測(cè)母線電壓，三相母線電壓有的高達(dá)260V，有的低到190V。通過(guò)分析是三相電容自動(dòng)補(bǔ)償造成的結(jié)果。

對(duì)于三相不平衡及單相配電系統(tǒng)采用分相電容自動(dòng)補(bǔ)償是解決上述問(wèn)題的一種較好的辦法，其原理是通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功功率參數(shù)的信號(hào)取自三相中的每一相，根據(jù)每相感性負(fù)載的大小和功率因數(shù)的高低進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，對(duì)其它相不產(chǎn)生相互影響，故不會(huì)產(chǎn)生欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償?shù)那闆r。

結(jié)束語(yǔ)

文中淺談了功率因數(shù)對(duì)廣大供電企業(yè)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素以及提高功率因數(shù)的一般方法，還闡述了如何確定無(wú)功功率的補(bǔ)償容量及無(wú)功功率的三種人工補(bǔ)償?shù)木唧w方式。

1　無(wú)功功率

在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無(wú)功功率。

有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動(dòng)機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號(hào)用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊７彩怯须姶啪€圈的電氣設(shè)備，要建立磁場(chǎng)，就要消耗無(wú)功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來(lái)發(fā)光外，還需80乏左右的無(wú)功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場(chǎng)用。由于它不對(duì)外做功，才被稱之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號(hào)用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。

無(wú)功功率決不是無(wú)用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒(méi)有無(wú)功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。為了形象地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)舉一個(gè)例子：農(nóng)村修水利需要開(kāi)挖土方運(yùn)土，運(yùn)土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無(wú)功功率，竹筐并不是沒(méi)用，沒(méi)有竹筐泥土怎么運(yùn)到堤上呢?

在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。如果電網(wǎng)中的無(wú)功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒(méi)有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng)，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

無(wú)功功率對(duì)供、用電產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在：

(1)降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。

(2)降低輸、變電設(shè)備的供電能力。

(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

(4)造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。

從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的道理。

2　功率因數(shù)

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負(fù)載。電感性負(fù)載的電壓和電流的相量間存在著一個(gè)相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ來(lái)表示。cosφ稱為功率因數(shù)，又叫力率。功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。三相功率因數(shù)的計(jì)算公式為：

式中cosφ——功率因數(shù)；

P——有功功率，kW；

Q——無(wú)功功率,kVar；

S——視在功率,kV。A；

U——用電設(shè)備的額定電壓,V；

I——用電設(shè)備的運(yùn)行電流,A。

功率因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)。

(1)自然功率因數(shù)：是指用電設(shè)備沒(méi)有安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)的功率因數(shù)，或者說(shuō)用電設(shè)備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)，電阻性負(fù)荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數(shù)較高，等于1，而電感性負(fù)荷(電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī))的功率因數(shù)比較低，都小于1。

(2)瞬時(shí)功率因數(shù)：是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時(shí)功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負(fù)荷的大小和電壓的高低而時(shí)刻在變化。

(3)加權(quán)平均功率因數(shù)：是指在一定時(shí)間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，其計(jì)算公式為：

提高功率因數(shù)的方法有兩種，一種是改善自然功率因數(shù)，另一種是安裝人工補(bǔ)償裝置。