提高功率因数的意义与无功补偿的实效
试述提高功率因数的意义和方法
试述提高功率因数的意义和方法
功率因数是指功率系统的实际功率与理论功率的比值，它与电力的质量密切相关，是衡量电能质量的重要指标。
保持高功率因数是电力发电、输送、分配等电网全过程中非常重要的内容，它决定着电力质量的高低，决定着能源的有效利用。
由于提高功率因数必须保证功率因数大于或等于0.90，因此，必须采取一定的措施来提高功率因数。
首先，要建立电力质量管理制度，加强电力质量监督检测，及时发现功率因数的异常现象，及时处理和改善。
其次，可通过改善调度技术，正确安排电力供给状态，合理安排供需，扩大发电机组调度范围，实现电力负荷多起点，多终点调度。
此外，可以降低电能耗散，使用变频调速，增加电力系统效率；安装功率因数补偿装置，调整变压器的线路接法；使用节能电力设备，改善负荷结构，优化供需比，以及采用多类型发电机机组等，以期达到提高功率因数的目的。
总之，提高功率因数对于保证电力质量具有重要意义，不仅能够优化电力供给，更能够降低用电成本，带来更大的经济效益。
提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义和方法摘要：在供电过程中，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。
提高电力系统功率因数对于企业效率、国民经济、节约能源有重要的现实意义。
文章从功率因数提高的现实意义、影响电网功率因数的主要原因、低压无功补偿的几种实用方法、功率因数自动跟踪补偿多角度作了分析论述。
提出了：功率因数补偿要因地制宜，根据实际情况灵活地采取补偿措施，从补偿设备的“硬件”上和电力设备使用管理的“软件”上同时进行，提高功率因数，减少电力损耗、节约能源，保障供电质量。
关键词：功率因数；节约电能；供电质量；自然功率因数；补偿方法；自动跟踪补偿；1 前言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。
功率因数是交流电路的重要技术数据之一。
目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9～1之间。
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。
因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效地搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。
其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
2 功率因数及其意义2.1 功率因数所谓功率因数，是指任意无源二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其电流I之间的位相差的余弦。
在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率，P=UIcosΦ。
在交流电路中，负载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。
用电企业提高功率因数的意义和方法
用电企业提高功率因数的意义和方法目前广大工矿企业以及农村电网中的企业，一般情况下主要的用电设备都是电动机和风机等，即大部分都是电感性负载。
根据现场实际情况调查得知，这些用电设备正常运行时功率因数一般都比较低。
因此，要解决功率因数较低的这一问题，电网除供给工矿企业一定的有功功率外，还需供给一定的无功功率。
功率因数较低，对电网安全运行，和广大工矿企业内部经济效益以及配电系统都有极大的影响，一是线路电流增加，引起线路和设备的功率损耗和电能损耗增大；二是功率因数较低，致使供配电设备不能充分利用，降低了供电能力；三是功率因数较低，线路的电压损失大，致使设备运行条件恶化（低电压下运行）；四是功率因数较低，长时间将导致线路、设备绝缘损坏、发热、甚至烧坏。
国家规定：一般要求新建的工矿企业月平均功率因数须达到0.9以上。
但目前一般地区的电网实际功率因数仍然在0.8～0.85左右，对此，根据理论计算而得知，这样的用户耗用电网的无功约为有功的70%～62%。
假如用户装有补偿电容器，使功率因数提高到0.94～0.95时，通过计算可知，耗用电网的无功就显然下降为有功的35%～31%，这会为电网节约大量的电能。
这必将进一步有利于电网电压质量及输变电能力的不断提高，同时为保证国家电网安全运行以及致使广大工矿企业正常安全生产，不断提高经济效益，打下了坚实的基础。
综上所述了提高功率因数的意义，那么究竟用什么最有效的方法来进行呢？为此，笔者认为有以下几点：一、对于大电网来说，可以装上调相机和同步电动机向电网送无功，从而达到提高电网电压和提高功率因数的目的。
陈有海二、对于新建的广大工矿、农村企业以及城市大居民区，根据负载的总容量以及近期发展容量，合理确定供电变压器的容量和台数，严禁大马拉小车。
三、根据负载所需使用的电流以及所需电压要求，合理选用供电线路截面积，以及变压器所确定的安装位置（供电半径）和变压器分节开关应放的挡位。
四、部分工矿企业在生产淡季，以及农村电网中冬季农闲负荷较轻时，应该超前意识，提前向供电部门申请办理临时停运一部分变压器以及调换与负载容量基本相等的变压器。
提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义和方法一、提高功率因数的意义1.充分利用供电设备的容量，使同样的供电设备为更多的用电器供电每个供电设备都有额定的容量，即视在功率S UI =。
供电设备输出的总功率S 中，一部分为有功功率cos P S ϕ=，另一部分为无功功率sin Q S ϕ=。
ϕcos 越小，电路中的有功功率cos P S ϕ=就越小，提高ϕcos 的值，可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率。
因此，提高供电设备的能量的利用率。
例(补1) 一台发电机的额定电压为220V ，输出的总功率为4400kV ·A 。
试求：（1）该发电机能带动多少个220V ，，ϕcos =的用电器正常工作（2）该发电机能带动多少个220V ，，ϕcos =的用电器正常工作解：(1)每台用电器占用电源的功率:11 4.48.8()cos 0.5N P S kV A ϕ===台台 该发电机能带动的电器个数:331440010500()8.810N S n S ⨯===⨯电源台台(2)每台用电器占用电源的功率:1 4.45.5()cos 0.8N P S kV A ϕ===台1台该发电机能带动的电器个数:331440010800()5.510N S n S ⨯===⨯电源台台 可见，功率因数从提高到，发电机正常供电的用电器的个数即从500个提高到800个，使同样的供电设备为更多的用电器供电，大大提高供电设备的能量利用率。
2.减少供电线路上的电压降和能量损耗我们知道，cos P IU ϕ=，/(cos )I P U ϕ=，故用电器的功率因数越低，则用电器从电源吸取的电流就越大，输电线路上的电压降和功率损耗就越大；用电器的功率因数越高，则用电器从电源吸取的电流就越小，输电线路上的电压降和功率损耗就越小。
故提高功率因数，能减少供电线路上的电压降能量损耗。
例(补2) 一台发电机以400V 的电压输给负载6kW 的电力，如果输电线总电阻为1Ω，试计算： (1).负载的功率因数从提高到时，输电线上的电压降可减小多少 (2).负载的功率因数从提高到时，输电线上一天可少损失多少电能解：(1)cos ϕ=时，输电线上的电流3161030()cos 4000.5P I A U ϕ⨯===⨯ 输电线上的电压降1130130()U I R V ∆==⨯=cos ϕ=时，输电线上的电流3261020()cos 4000.75P I A U ϕ⨯===⨯ 输电线上电压降减小的数值：12302010()U U U V ∆=∆-∆=-=(2) cos ϕ=时输电线上的电能损耗:2211301900()W I R W ==⨯=损cos ϕ=时输电线上的电能损耗:222201400()W I R W ==⨯=2损输电线上一天可少损失的电能(900400)2412000()12()W W h ∆=-⨯==度二、提高功率因数的方法1．合理选用电器设备及其运行方式a. 尽量减少变压器和电动机的浮装容量，减少大马拉小车现象；b. 调整负荷，提高设备的利用率，减少空载、轻载运行的设备；c. 对负载有变化且经常处于轻载运行状态的电动机，采用Y ∆—自动切换方式运行。
电力系统提高功率因数的必要性及其补偿途径
电力系统提高功率因数的必要性及其补偿途径摘要：功率因数是电力系统中的重要参数之一，它反映了电能利用的效率和质量。
本文介绍了提高功率因数的必要性和意义，并综述了常用的功率因数补偿途径，包括静态无功补偿、动态无功补偿和谐波滤波器等。
文章还分析了不同补偿途径的优缺点和适用范围，并提出了一些优化建议，为提高电力系统的功率因数提供了有益的参考。
关键词：功率因数、无功补偿、谐波滤波器、电力系统、效率电力系统中的功率因数是衡量电能利用效率和质量的重要参数，它的大小对电力系统的稳定运行和电能质量有着重要影响。
目前，电力系统中功率因数低下、无功功率浪费等问题已经引起了广泛的关注。
为了提高电力系统的功率因数，需要采取一些有效的补偿措施。
本文将综述常用的功率因数补偿途径，并分析其优缺点和适用范围，为提高电力系统的功率因数提供有益的参考。
1功率因数的概述1.1 功率因数的定义和计算方法功率因数（Power Factor，PF）是指电路中有用功与总功率之比，它反映了电能利用的效率和质量。
功率因数越高，表示电路中有用功占总功率的比例越大，电能利用效率越高。
功率因数的计算方法为PF=P/|S|，其中P表示有用功，|S|表示总功率，单位为无量纲。
1.2 功率因数的重要性和意义功率因数对电力系统的负荷特性、电能质量和能源利用效率都有着重要影响。
功率因数低下会引起电力系统电压降低、线路损耗增加、设备寿命缩短等问题，严重时还会引起电力系统的稳定性问题和电能质量问题。
提高功率因数可以降低电力系统的无功损耗，提高电网设备的运行效率，减少电网的能源消耗，降低电网的运行成本，从而达到节能减排的目的。
2静态无功补偿2.1 静态无功补偿的原理和分类静态无功补偿技术是一种通过电子器件实现的无功补偿技术。
它通过控制电容器和电感器的接入和切断，实现对电力系统的无功功率补偿。
静态无功补偿技术主要分为并联型、串联型和混联型等不同类型。
并联型静态无功补偿器主要由电容器和开关元件组成，它通过在电容器和电源之间并联接入电源电网，实现无功功率的补偿。
浅谈工业企业功率因数及无功补偿
浅谈工业企业功率因数及无功补偿作者：刘广军来源：《世界家苑》2017年第05期摘要：本文阐述了功率因数的概念、提高功率因数的意义及方法，并结合企业实际情况介绍了无功补偿的实施情况和效果。
关键词：功率因数、无功补偿1、功率、功率因数在电网中，功率分为有功功率、无功功率和视在功率。
交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，所以电源输送到电器的电功率并不完全做功。
凡实际为电器（电阻性质）所吸收的电功率叫有功功率，常用单位为kW（千瓦），而电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率，常用单位为kVar（千乏）。
电压和电流的乘积称为视在功率，用字母S表示，常用单位为kVA（千伏安）。
有功功率与视在功率的比值就是功率因数，用COS表示。
COS=P/S在一定的有功功率下，当用户的COS比较小，视在功率比较大，为了满足用电的需要，供电线路和变压器的容量需要大，这样，增加了供电投资、降低设备利用率，也增加线路网损。
负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，通过输电线路的电流增大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降。
所以，功率因数是电力系统中的一个重要指标。
在工业企业中，由于存在大量的电动机和变压器，电动机和变压器运行时需要建立磁场，造成电流滞后电压，功率因数较低，因此需要对其进行就近和就地补偿。
2、提高功率因数的意义2.1提高功率因数有利于充分利用供电设备的容量，使同样的供电设备为更多的用电器供电。
每个供电设备都有额定的容量，即视在功率S，有功功率越大，电路中的有功功率P就越大，提高功率因数，可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率，提高供电设备的能量的利用率。
2.2提高功率因数有利于减少供电线路上的电压降和能量损耗在交流电路中，故用电器的功率因数越高，则电路中的电流就越小，输电线和设备的电压降和功率损耗就越小。
无功补偿和提高功率因数的意义
Ｓ
根 据 算 式 Ｉｃｏｓ６１＝Ｕ，得 出总 路 电 流 Ｉ的 计 算 公 式 为 Ｉ＝— ，
ＣＯＳｏ ｌ
由 于 ｃｏｓ６１＞ｃｏｓ＋，因此 并 联 电 容 器 后 总 路 电 流 减 小 ，具 体 如
（ｔ￣ｎ＋－ｔａｎ＋１）。
下 ． 感 性 负载 所 需要 的 无 功 功 率 可 从 容 性 负载 的无 功 输 出中
‘１）Ｕ 一
得 到补 偿 ．由 于是 就 地 交 换 ．减 少 了无 功 功 率 在 电 网 中 的 流 ５ 无功补偿 法提 高功率 因数 的意 义
动 ． 因此 可 以 降低 供 电 线路 和 变 压 器 因输 送 无 功 功 率造 成 的
图 ２ 所 示
数 反 映 了 电 源输 出 的视 在 功 率被 有 效 利 用 的 程 度 ．在 电 源容
量 Ｓ确 定 的 情 况 下 ，功 率 因数 ｃｏｓ６ 越 大 ．负载 获 得 的 有 功 功
率 Ｐ越 大 ．电 能的 利 用 率 就 越 高
由 电路 理 论 可 知 ，功 率 因数 由 阻抗 角 的余 弦确 定 ．对 于 纯 电 阻 电路 而 言 ，其 上 的 电 压 ，电流 同相 ，阻抗 角 为 ０，功 率 因
交 流发 电机 等 电源 设 备 一 般 是 根 据 额 定容 量 即视 在 功 率 电容 器后 ，总路 电 流 和 端 电压 的相 位 差 由原 来 的 ４）减 到 １，
工 作 ，发 电设 备 所 能 传 送 的 电 能 不仅 取 决 于 自生 容 量 ，还 与 负 载 的 功 率 因数 有 关 ，供 电 系统 中 负载 获 得 的 有 功 功 率 一般 不 等 于 电 源 的视 在 功 率 ，功 率 因数 体 现 了有 功 功 率与 视 在 功 率
提高功率因数的意义、方法及实际运用
提高功率因数的意义、方法及实际运用前言：在本学期刚开始学习基本电路理论时，我就感到这门学科是我进入大学以来所学习的最接近于实际的一门学科，在后来的学习中，我的这个想法一直未改变。
故在学期末，当得知要写一篇基础电路论文时，我特意选取了“功率因数”这一最接近实际的话题进行讨论。
其中，我从网络的电工论坛上请教过许多关于功率因数的问题，并得到了一些较为专业和贴近实际的回答，感觉自己丰富了许多并引用于本论文中，使自己的论文能够从一种贴近实际的角度出发，表述对功率因数的一些相关观点。
一．功率因数的定义在电力系统中，电动机及其它带有线圈（绕组）的设备很多，这类设备除了从电源取得一部分电功率作有功用外，还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。
这就额外地加在了电源的负坦，功率因数cos?(也称力率）就是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。
理论公式上，有功功率表达式中的P=U*I*cos?中的cos?为功率因数，功率因数小于或等于1，功率因数的大小说明电源被利用程度，它的高低决定月电路端电压和电流之间的相位差。
cos? 小于1 电路中就发生能量互换出现无功功率Q=UIsin?。
所以在计算过程中，可通过cos?=P/S ，tg?=P/Q（其中：P称为有功功率（KW），Q称无功功率（Kvar)，S=U*I称为视在功率（KVA)），在实际中，可用电量值代替相应的功率。
二．提高功率因数的实际意义1．对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。
由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cos?中的cos?=1；但是当负载为干性或容性时，cos?<1,发电机就得不到充分利用。
为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。
2．对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cos? ，因为I=P./V/ cos?，所以Pl=R*P./V/cos?（V是负载端电压的有效值）。
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提高功率因数的意义与无功补偿的实效
工作效率，达到降低损耗、节约电能目的。
1 影响功率因数的主要因素
耗用无功功率的设备大量使用，变压器无功功率消耗，变压器变压过程是由电磁感应来完成，由无功功率建立和维持磁场进行能量转换。
没有无功功率，变压器无法变压和输送电能。
变压器消耗无功功率主要部分是它的空载无功功率，为改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应长期空载运行。
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10%，受磁路饱和影响，无功功率增长很快，据资料统计，当供电电压为额定值110%时，一般工厂无功功率将增加35%左右。
当供电电压低于额定值，无功功率也相应减少而使它们功率因数有所提高。
但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。
所以，应采取措施使电力系统供电电压尽可能保持稳定。
2 提高功率因数：并联电容器进行无功补偿
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无功功率，使电力系统在输送一定有功功率时，可降低其中通过的无功电流。
提高功率因数，最经济、最常用的方法就是与电感性负载并联电容器。
当电感和电容并联接在同一电路时，电感吸收功率时正好电容放出能量，电感放出能量时正好电容吸收功率，能量在它们之间相互交换，即感性负荷所需无功功率，可由电容器的无功输出得到补偿，这就是并联电容器无功补偿作用。
并联电容器C与供电设备（如变压器）或负荷（如电动机）并联，则供电设备或负荷所需要的无功功率，全部或部分由并联电容器供给，即并联电容器发出的容性无功，可以补偿负荷所消耗的感性
无功。
3 应用实效
我厂动力车间有110kV變电站、35kV区域变电站和自备电站各一座。
110kV变电站为电力调度中心，全面协调、监控我厂高压用电情况，35kV区域变电站和自备电站对高压供电也有举足轻重的作用，合理掌控这三个站发、配电情况，对全厂电力系统经济、安全供电起到关键作用。
为提高电压质量、节约电能、完成电力部门规定的功率因数指标（大于0.95），电力调度中心在保障全厂供电安全情况下，根据系统电压和功率因数的变化情况、及时投、切110kV变电站和35kV变电站电容组，调节自备电站发电机的无功负荷，基本上把功率因数控制在0.95-0.98之间。
4 节能效益计算
通过无功补偿的方式来提高系统的功率因数，提高了电压质量，减少线路功率损耗，节省大量电能。
具体计算过程：无功功率经济当量表示电力系统每减少1kvar无功功率，相当于电力系统所减少的有功功率损耗kW数，其符号为Kq。
Kq值与电力系统的容量、结构及计算点与电源的相对位置等多种因素有关：
工厂变配电中，无功功率经济当量：Kq=0.02～0.15（平均取Kq=0.1）;发电机电压直配工厂：Kq=0.02～0.04;两级变压工厂：Kq=0.05～0.08;三级及以上变压工厂：Kq=0.1～0.15。
我厂9月份节约有功功率为：
E=Qc总*Kq*h总=（2670+2670+1780+2670+1035+1085）*0.1*720=857520（kWh）。
Qc总-110kV站、35kV站、自备电站无功补偿总量;E-计算期内的有功功率;Kq-取0.1;h总-9月份机组运行时间。
我厂9月份无功补偿情况，110kV站、35kV站、自备电站无功补偿量见下表。
如不考虑其他因素，单方面从无功功率经济当量考虑，通过计算得知9月份通过无功补偿节约电量
857520（kWh），按照每度电0.65元计算、节约电费557388元，节能效益十分可观。
综上所述、进行无功补偿提高功率因数，降低了电网损耗、改善了电压质量，而且为企业节约大量电费，随着企业发展壮大要及时合理的布置无功补偿装置，为提高企业的经济效益贡献一份力量。
参考文献：
[1]雍静.供配电系统[M].北京：机械工业出版社，2011（9）.
[1]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，2006.
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