功率因数对电力系统影响论文
功率因数对供配电系统电能质量影响论文
功率因数对供配电系统电能质量的影响摘要：详细介绍了功率因数对供配电系统电能质量的影响以及两种提高功率因数的方法：传统法和补偿法。
关键词：功率因数无功补偿感性负荷电能质量中图分类号： u223.6 文献标识码： a 文章编号：众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力，现代社会信息技术和其他高新技术都是建立在电能应用基础之上的。
但是，电能的生产、供应和使用过程是同时进行的，只能用多少发多少，不像其他商品那样可以大量储存。
因此，发电、供电和用电每时每刻都必须保持平衡。
否则，用电负荷增加，电力系统的频率和电压就要下降，可能造成严重的后果。
在负荷正常的情况下，如果功率因数达不到规定的要求，则会造成电能的极度浪费和有色金属的过度损耗，这些在合理的运用电能方面都是不允许的。
如何提高电能的利用率，提高人均用电量。
解决此问题的最好办法就是提高电力系统及用电设备的功率因数，有效的利用电能。
1 功率因数功率因数是交流电路的重要技术数据之一。
功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。
在交流电路中，电压与电流之间的相位差(φ)的余弦叫作功率因数，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。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关，一般白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。
感性负载除了从电网吸收部分有功功率外，还和电源之间进行能量的交换。
这部分交换的能量并不做功，称它为无功功率。
如果负载的功率因数愈低，那么负载所吸收的无功功率就愈大。
这说明发电设备的容量仅有一小部分被有效利用，其余部分只是在电源与负载之间进行无用的功率交换。
这样必须提高负载的功率因数。
所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准2 提高功率因数的方法提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各部分所需的无功功率，特别是减少负载取用的无功功率。
功率因数对供电系统的影响分析及无功补偿
当装 有 就地 补偿 电容 器 的单 台异 步 电动 机 突
（
式 中， 为实 际补 偿容 量 ； 为额 定补 偿容 量 ； 为 电容 器 实 际工作 电压 ；ｕ 为 电容器额 定 电
设移相 电容 器组 ，只 能补偿 ６ ｌｋ 母线前 所有 －ＯＶ 向该母 线供 电的线路 上 的无功 功率 ，而 母线 后 的
线变化 越来 越慢 ，所 以在 工程 实际 中 ，如 果要 求
用户将 功率 因数提 高到 ０ 以上 ，将大大 增加 电 ． ９
容 设备 的投 资 ，带来 的经济 效益 却并 不显著 ，供 电部 门一般 要求 用户将 功率 因数保 持在 ０９左右 。 ． 由图 ５可 以看 出，随着 并联 电容值 的增 加 ，
２ 功 率 因数 对 供 电系统 的 影 响 分 析
在图 １ 设Ｕ＝２ ０ ｏ ３４ ， 中， ２ ４２ ｓ １ｔ 在并联 ｃ Ｖ
电容 Ｃ 之前 ， Ｌ Ｒ 串联负 载 的有功 功 率Ｐ １ｋ ，功 ＝０Ｗ 率 因数 ｃ ｓ ＝０６。根据 功 率 三 角形 ，可 以得 到 ｏ￣ ． ｂ 功 率 因 数 与 并 联 电容 以及 功 率 因 数 与 电流 ，勺 冉 数
（） ２由于在 低功率 因数 情况 下 ，变压 器输 出 的
这 种方 式是 将 电容 器 组分别 装设在 各组用 电
机 电研 究及 设 计 制 造
《 电技 术 》２ １ 第 ４期 机 ０ ０年
设备 或单 独 的大 容量 电动 机 处 。分散 就地 补偿 从
低压配电网功率因数对供电企业影响论文
论低压配电网功率因数对供电企业的影响摘要：对广大供电企业来说，用户功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约电能和整个供电区域的供电质量，这是众所周知的道理。
提高电力系统的功率因数，已成为电力工业中一个重要课题。
文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种实用方法，和确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。
关键词：功率因数影响因素补偿方法容量确定功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。
在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。
用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。
适当提高用户的功率因数，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。
其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
1.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一定时，如减少无功功率q，则功率因数便能够提高。
在极端情况下，当q=0时，则其力率=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。
1-1. 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。
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。
1-2. 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。
功率因数的提高原理在电力系统中的应用
P
10×10 3
并联电容后，功率因数为 0.9，电路中的总电流为： I=Ucos φ =220×0.9=50.5A
2
P
10×10 3
由视在功率 P=UI 知：当电路有功功率功率不变时，提高功率因数，可以减小视在功率，从而 提高电能的利用率。以上式的计算结果还可以得出，设备功率因数降低，在线路输送同样有 功功率时，线路中就会流过更多的电流，使线路中的有功功率损耗增加，功率因素提高后， 可以减少输送电流，减少设备的成本，提高设备资源的利用率，减少资源的浪费。 5.3 降低了线路压降 由于线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定，有利 于大电机起动。 5.4 降低了系统能耗 功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。 6 结论 提高电力系统功率因数对社会有着重大的意义。功率因数提高，在有功功率不变的情况 下，视在减小，无功功率也减小，这样增加了电能的利用率。如今，功率因数的提高原理在 电力系统中有着广泛的应用，它的应用，不仅给用户带来了显著地经济效益，还降低了电网 企业的网损，具有节能的作用。
图（1）
2
图（2）
功率因数的提高原理在电力系统中的应用
由上图可知，在并联电容之前端口电流的有功分量为 I，有功功率为 P=UI=UIL cosφ 其中φ 为并联电容之前的功率因数角，并联电容之后，电流的有功分量不变，而端口电流的 无功分量却因并联电容而减小。由于并联电容之后无功功率减小，从而达到了提高功率因数 的目的，从相量图也可以看出，由于并联电容的增加，电路中的总电流的绝对值也减小了。 并联电容的确定：
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功率因数的提高原理在电力系统中的应用
参考文献： [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 张剑飞 提高企业供用电功率因数的方法和意义[J] 煤炭技术 第 26 卷第 9 期. 陆安定 等 功率因数与无功补偿[M] 上海：上海科学普及出版社，2004。 王鹏涛 探讨功率因数及功率因数的提高[J] 科技信息机械与电子 2010 年 第九期. 邱关源．电路(上)[M]．北京：高等教育出版社，1998. 秦曾皇．电工学[M]．北京：高等教育出版社，1999. 陈文光，张少农．功率因数的概念及测试方法探讨[J]．电气电子教学报，1973，24(5). 李月玲，何毓敏 功率因数提高的研究[J] 吉林化工学院学报第 21 卷第 4 期 2004 年
功率因数的提高原理在电力系统中的应用
功率因数的提高原理在电力系统中的应用电气工程学院姓名：摘要:本文简述了提高电路功率因数的意义,分析了造成电路功率因数低的原因。
介绍了功率因数的提高原理在实践中的一些应用。
关键字: 功率因数提高电力系统This paper describes the significance of improving power factor circuit, analyzed the causes of low power factor circuit. Introduces the improvement of power factor principle applied in practice.Keywords： Power factor；improvement； power system.（1）前言各工业企业用电系统功率因数的高低直接影响整个电网的供电质量和发电系统的电能利用率。
过低的功率因数不仅使电力系统内的供电设备容量得不到充分利用并且增加电力电网中输电线路上的电能损耗还会使线路的电压损失增大，有时使得负荷端的电压低于允许值会严重影响异步电动机及其他用电设备的正常运行甚至损坏。
电力系统功率因数的高低已经成为电力系统一项重要经济指标。
（2）功率因数电力网络除了要负担用电负荷的有功功率P且还要负担负荷的无功功率Q、有功功率P、无功功率Q和视在功率S。
工厂企业中的电气设备如变压器、交流异步电动机、电焊机、交流接触器等都属于电感性负载。
这些大量的感性负载是电力系统以及用户内部消耗无功功率的主要方面。
当企业的有功功率的需要量一定时企业的总功率因数偏低导致无功功率的需要最增大将对电力系统产生一系列的不良影响，使系统中设备和元件容量及数量增加。
功率因数的降低将会使电力变压器、开关和导线等电气设备、材料的容量和数呈增加同时使企业内部的启动控制设备、量测仪表等规格和尺寸增大总的结果是耗用有色金属和黑色金属的数量增加将严重影响企业的经济效益。
功率因数在电力系统中的应用
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 。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 长期
处 于 低 负 载 运 行 状 态 。
技 术 与市 场 ２０１４年 第２１卷 第２期
技术 研发
功 率 因数 在 电力 系统 中 的应 用
李 翔
（南 阳供 电公 司 ，河 南 南 阳 ４７３０００）
摘 要 ：在 电力 系统 中，提 高功率 因数对 于降低 电力 系统损耗 、节约 电能、提 高供 电质量等方 面意义重大。文章分析 了提 高功率 因数 的原理及 影响功 率因数 的因素 ，得 出了补偿 电容容量 的计算 方法 ，推导 了提 高功率 因数和 降低 网损之 间的关 系，概述 了提 高功率 因数所带来的经济效益和社会效 益。 关 键 词 ：电力 系统 ；功 率 因数 ；补偿 方 法 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１４．０２．０１２
当采取措施使 电力系统 的供 电电压尽 可能保持稳定 。
２．２ 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
谈功率因数大小对电网的影响及补偿措施
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郁少云 ： 谈功率因数大小对电网的影响及补偿措施
第６ 期
（） １尽量 减 小变 压器 和 电动机 的浮装容 量 ，减 少 变动同时投入或切除 ，也就是在实际中将电容器分
大马拉小 车现象 ，使 变压器 电动 机 的实 际负荷 在 别安装在各车间配电盘 的母线上。优点 ：电容器利
７％ 以 上 。 ５
消耗所 占百分数。在 电力 网的运行 中 ，我们所希望 并尽可能提高负载率 。变压器消耗无功的主要成分 的是功率因数越大越好 ，如能做到这一点 ，则 电路 是它的空载无功功率 ，它和负载率 的大小无关。因
中的视在功率将大部分用来供给有功功率 ，以减少 而 ，为 了改善 电力 系统和企业的功率因数 ，变压器
１影响功率因数的主要因素
施使 电力 系统 的供 电电压尽可能保持稳定。
首先我们来 了解功率 因数产生的主要原 因。功 （ 电网频率 的波动也会对异步电机和变压器的 ３ ） 率因数的产生主要是 因为交流用电设备在其工作过 磁化无功功率造成一定的影响。 程中 ，除消耗有功功率外 ，还需要无功功率 。是 由 １２ 提 高 功率 因数 的好处 ． 负载中的 电阻、电感 和电容相对大小来决定 的，也 决定 。如果 电路 的负载为纯电阻 ，则功率 因数为 １ ，
所以提高功率 因数实际就是减少用 电设备无功功率 力 。
需要 量 。 １１ 压损失 ，减少 电压波 ３ ）
动，改善电能质量。
（） １异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的
主要设备 。
（ 可减少输 、变 、配 电设备 中的电流， ４ ） 因而降
无功功率的消耗。用户功率 因数的高低 ，对于电力 不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
浅谈功率因数对工厂供电系统的影响及补偿
浅谈功率因数对工厂供电系统的影响及补偿【摘要】：本文对影响工厂供电系统的因素进行了分析，并提出补偿措施，对工厂节能降耗、挖潜增效具有一定的指导意义。
【关键词】：无功补偿功率因数补偿1 概述众所周知，无功补偿对供电系统有不良影响。
因此，用户都想方设法补偿无功功率，以提高功率因数、提高供电系统运行质量。
由于电能费用在我厂生产成本中占有较大比重，所以提高功率因数、降低成本、减少消耗显得尤为重要。
功率因数的提高主要依靠投运电容器进行。
2 功率因数对工厂供电系统的影响在工厂，绝大数用电设备具有电感性，从供电系统吸收无功功率。
当有功功率保持恒定时，无功功率需求量的增大将引起：（1）供电系统总电流的增加，导致电力元件容量增大，投资费用加大。
（2）总电流的增大，使设备及线路的铜损耗大大增加。
（3）供电线路及变压器的损失增大，使调压困难。
（4）对发电设备而言，无功电流的增大，使转子去磁效应增加、电压降低，激磁电流过度增大，使发电机绕组温升提高，对电机极为不利。
3 功率补偿的计算提高功率因数会给用户带来多方面的经济利益，无功补偿经济当量是一种较为简单的计算方法。
所谓无功补偿经济当量就是每补偿1kvar的无功功率在系统中引起的有功功率的减少量。
未补偿前系统的有功功率损失为：△P s1=3I2R*10-3=（S/U）2R*10-3=（P/U）2R*10-3=△P+△Q-----------------------------（1）式中，S、P、Q—分别为网路通过的视在功率（kvar）、有功功率（KW）及无功功率（kvar）。
I—网路通过的总电流（A）U—线电压（KV）R—导线电阻（Ω）△P—输送有功功′率引起的有功功率损失（KW）△Q—输送无功功率引起的无功功率损失（kvar）如果用户的有功功率不变，无功功率补偿数为Q b，则补偿后的有功功率损失为：△P s2=△P+△Q +△P b=△P+[(Q-Q b)R*10-3]/U2+△P b-----------(2) 式中：△P b—补偿装置消耗的有功功率（KW）于是因补偿无功功率而减少的有功损耗为：△P s′=△P s1-△P s2=[Q(2Q-Q b)R*10-3]/U2-△P b用标幺值表示为：△P标=△P/ Q b=[Q(2-Q b/Q)]/U2R*10-3-△P b/ Q b=[△Q(2- Q b/Q)]Q-△P b/ Q b=K--------------------------------(3) 式中：K即为无功功率的经济当量。
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浅谈功率因数对电力系统的影响[摘要]：本文简要阐述了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的措施，介绍了改善功率因数的方法和无功补偿容量的确定，探讨了利用无功补偿提高企业供电系统功率因数的补偿效果。
[关键词]：功率因数无功补偿有功功率
中图分类号：tg501.3 文献标识码：tg 文章编号：1009-914x（2012）12- 0253 -01
1.影响功率因数的主要因素
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，除产生有功功率损耗外，还产生无功功率损耗，提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率损耗。
1.1电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。
据有关的统计，在钢铁企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60%～70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%[1]。
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。
电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3[2]。
因而，为了改善钢铁企业用电负荷的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响
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，一般无功将增加35%左右[3]。
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。
1.3变频器对功率因数的影响
钢铁企业中大量使用了变频器。
变频器工作时会产生大量的高次谐波，不仅对用电设备的耐压构成威胁，同时还消耗大量的无功功率，造成功率因数的降低，严重的造成周围的设备无法正常工作。
2 改善功率因数的方法和措施
提高功率因数的方法主要有提高自然功率因数和采用无功补偿提高功率因数两大类。
2.1 提高自然功率因数
2.1.1 合理选用异步感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行；合理更换轻负荷感应电动机或者轻负荷电动机的接线，防止“大马拉小车”；条件允许时，用同等容量的同步电动机代替异步电动机。
2.1.2 避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态。
2.1.3 合理安排和调整工艺流程，改善电气设备的运行情况，限制电焊机、电动机等设备的空载运转。
2.2 采用无功补偿提高功率因数
提高用电设备自然功率因数后，仍达不到要求的，可采用无功补偿方法来实现。
2.2.1 用同步补偿器作无功补偿
同步补偿器是无功功率发电机，它的最大优点是可以均匀地调节电网电压，但其投资和运行费用较静电电容器昂贵得多。
因此，除大的电网中枢外，一般工业企业应用极少。
2.2.2 用静电电容器作无功补偿
静电电容器（移相电容器或电力电容器）其产生超前电压容性电流特性与电动机、变压器产生滞后电压感性电流相抵消起到补偿作用。
在用户线路上分别适当并联静电电容器可使前端电网上的无功电流大大降低，无功消耗即得到补偿。
由于静电电容器本身具有功率损耗极小，使用寿命较长，且容易安装的特点，因此，在一般工业企业中广泛采用的补偿装置是静电电容器。
在感性电路中并联电容器进行无功补偿是提高功率因数的有效方法，其补偿方式有个别补偿、分组分散补偿和集中补偿三种。
3 并联电容器补偿容量和数量的确定
功率因数由cosφ1 提高到cosφ2 ，电容器的补偿
容量应为qc= pav （ tanφ1 - tanφ2 ）（1）
式中： pav———最大有功计算负荷
tanφ1、tanφ2 ———补偿前、后功率因数角的正切值
在确定了总补偿容量qc后，可根据所选择的并联电容器单只qc1容量来确定并联电容器的个数。
n =qc / qc1 （2）
注：用电容器补偿时，要考虑实际运行电压可能与额定电压不同，则电容器能补偿的实际容量将低于额定容量，此时应对此额定容量进行修正，修正计算见公式（3）。
当然，实际运行电压只能低于或等于额定电压，除不得已情况下，应避免降压使用电容器。
qe =qn （u/un ）2 （3）
其中：
qn —为电容器铭牌上的额定容量（ kvar）；
qe —为电容器在实际运行电压下的容量（ kvar）；
un —为电容器的额定电压（ kv）。
4 无功补偿的优点
4.1 改善电能质量
合理安装无功补偿设备可以减少电压损失，降低电压波动，有效改善电网质量。
负荷（ p + jq ）；
电压损失△u，δu = （ pr +qx ） /u。
其中：u—为线路额定电压， kv；
p—为输送的有功功率， kw；
q—为输送的无功功率， kvar；
r—为线路电阻，ω；
x—为线路电抗，ω。
安装无功补偿设备容量qc 后，线路电压降为
δu1 ，δu1 = [ pr + （q - qc） ] x /u，很明显，δu1 <δu，即安装补偿电容后电压损失减小了。
由此得出接入无功补偿容量qc后电压升高：δu1 -δu = qc（x /u），由于越靠近线路末端，线路的电抗x越大，因此，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
4.2 降低线路电能损耗、变压器损耗
采用无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功功率为定值，加装无功补偿设备后功率因数由cosφ1 提高到cosφ，因为，负荷电流i与cosφ成反比，又由于p = i2 r，线路的有功损失与电流的平方成正比。
当cosφ升高，负荷电流降低，线路有功损耗必然降低。
另外由于合成电流减小，可以用较小的导线截面输送相同的有功功率节约有色金属。
4.3 提高设备利用率
提高功率因数，会提高设备利用率，充分发挥设备潜能，减少投资。
无功补偿提高了功率因数后，电动机的负载率会得到提高，电动机需要电网提高的供用电能力也将减小；还会使变压器的供电能力得
到加强.例如，对于莱钢特钢银前区一台额定容量为2000kva的变压器，当功率因数ccosφ为0. 7时，变压器的供电能力只有pe = sn cosφ = 2000 ×0. 7 = 1400kva，当采取无功补偿措施使cosφ为0. 9时，其供电能力可提高到pe = 2000 ×0. 9
=1800kva。
换言之，当用电功率一定时，功率因数提高可使选用
变压器的额定容量减小，因为变压器的单价随其额定容量增大而增大，故补偿后可减少投资。
5 结束语
功率因数是衡量供用电系统的一项重要经济指标，文中介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，并结合实际说明，采取有效的无功补偿措施后，使供电设备得到充分利用，降低了供电系统损耗，提高了电压质量，并节约电能，减少了企业的电费开支，降低工业产品的成本，提高了企业的经济效益。
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