無功是指長期使用兩相（照明和使用電焊機(jī)）而造成偏壓，即其中的一相或兩相進(jìn)線不做功或少做功。無功過高或過低時(shí)，會(huì)造成高壓進(jìn)線電流偏壓、線路過熱、電熔絲熔斷導(dǎo)致缺相，致使運(yùn)轉(zhuǎn)的用電機(jī)具缺相而損壞。無功過高或過低要被罰款是電力部門控制用戶要正確用電的一種手段!

通常的補(bǔ)救做法是在配電室內(nèi)加安一組或數(shù)組功率補(bǔ)償柜，在使用一相和兩相電時(shí)（通常是在使用多臺(tái)電焊機(jī)時(shí)），測電流調(diào)換電源接頭使之均勻輸出電壓。

有功功率是用到電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，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)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)為電壓                                                                                   為什么功率就要被罰設(shè)備：功率為100個(gè)單位，也就是說，有100個(gè)單位的功率輸送到設(shè)備中。然而，因大部分電器系統(tǒng)存在固有的無功損耗，你只能使用70個(gè)單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用70個(gè)單位，卻要付100個(gè)單位的費(fèi)用。在這個(gè)例子中，功率因數(shù)是0.7 (如果大部分設(shè)備的功率因數(shù)小于0.9時(shí)，將被罰款)，這種無功損耗主要存在于電機(jī)設(shè)備中(又叫感性負(fù)載。功率因數(shù)是馬達(dá)效能的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

本文闡述了提高功率因數(shù)的方法和意義，以及提高自然功率因數(shù)和人工補(bǔ)償兩方面改善功率因數(shù)的辦法。

一、概述

在供用電系統(tǒng)中除了有功電源還有無功電源，兩者缺一不可，感性負(fù)載過多時(shí)，其功率因數(shù)都較低，影響了線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就必須通過合理配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)約電能，降低損耗的目的。

1功率因數(shù)與無功功率的關(guān)系

電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosφ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosφ=P/S。

P2+Q2=S2

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。這樣電路中的無功功率可以降到最小。

2輸配電線路的有功功率損耗與功率因數(shù)的關(guān)系

由于導(dǎo)線存在著電阻，電流通過線路時(shí)，線路自身產(chǎn)生有功功率損耗，其有功功率損耗又與電流平方成正比。所以，線路在輸送一定的有功功率時(shí)，線路自身產(chǎn)生的有功功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比，提高功率因數(shù)就能降低線路的有功功率損耗。

3變壓器的銅損耗與功率因數(shù)的關(guān)系

變壓器在運(yùn)行中，輸出一定的有功功率時(shí)，其銅損耗與變壓器所帶負(fù)荷視在功率的平方成正比，而視在功率又與變壓器的功率因數(shù)成反比，所以，提高功率因數(shù)就能使變壓器的銅損耗下降。

4變壓器所需容量與功率因數(shù)的關(guān)系

由于變壓器在輸出一定有功功率時(shí)，其視在功率與變壓器的功率因數(shù)成反比，所以當(dāng)變壓器輸出一定有功功率時(shí)，功率因數(shù)提高就能減少變壓器的需要容量，從而提高變壓器的供電能力。

二、提高功率因數(shù)

一影響功率因數(shù)的主要因素

1大量的電感性設(shè)備，如異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動(dòng)機(jī)的無功功耗占了60%～70%；而在異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)所消耗的無功又占到電動(dòng)機(jī)總無功消耗的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)行并盡可能的提高負(fù)載率。

2變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%～15%，它的空載無功功率約為滿載時(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)行或長期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。

3供電電壓超過規(guī)定范圍也會(huì)對功率因數(shù)造成很大的影響。當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，供電電壓為額定值的110%時(shí)，一般無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無功功率也相應(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。

二無功補(bǔ)償?shù)囊话惴绞?/span>

1采取適當(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)上的手段來減少各種用電設(shè)備所消耗的無功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法：

1） 合理選擇電動(dòng)機(jī)的容量，使其接近滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

2） 對實(shí)際負(fù)荷不超過額定容量40%的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)更換為小容量電動(dòng)機(jī)。

3） 合理安排和調(diào)整工藝流程，改善用電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，應(yīng)限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

4） 正確選擇變壓器，提高變壓器的負(fù)荷率（一般為75%～80%較為合適）。對于負(fù)荷率低于30%的變壓器，應(yīng)予以更換。

5） 對于負(fù)荷率在60%～90%的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，必要時(shí)可以使其同步化，此時(shí)電動(dòng)機(jī)可以向電力系統(tǒng)輸出無功功率。

2人工補(bǔ)償功率因數(shù)

用戶功率因數(shù)僅靠提高自然功率因數(shù)一般是不能滿足要求的，因此，還必須進(jìn)行人工補(bǔ)償，無功補(bǔ)償通過采用的方法主要有3種：低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。

1） 低壓個(gè)別補(bǔ)償

低壓個(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺(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)）的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主。低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也推出，因此不會(huì)造成無功倒送。具有投資少、占位小，安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。

2） 低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率。

3） 高壓集中補(bǔ)償

高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加。

3無功電源

電力系統(tǒng)的無功電源除了同步電機(jī)外，還有靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器以及靜止無功發(fā)生器，除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。

1） 同步電機(jī)

同步電機(jī)中有發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)和調(diào)相機(jī)3種。同步發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，同時(shí)又是最基本的無功電源，以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主，向系統(tǒng)提供無功，但必要時(shí)，也可以減小勵(lì)磁電流，使功率因數(shù)超前，即所謂的“進(jìn)相運(yùn)行”，以吸收系統(tǒng)多余的無功。同步調(diào)相機(jī)是空載運(yùn)行的同步電機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是能在欠勵(lì)或過勵(lì)的情況下向系統(tǒng)吸收或供出無功，裝有自勵(lì)裝置的同步電機(jī)能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸出的無功功率。但他有功損耗大、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、影響速度慢、進(jìn)來已逐漸退出電網(wǎng)運(yùn)行。

2） 并聯(lián)電容器

 并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，并聯(lián)電容器本身功耗很小，裝設(shè)靈活，節(jié)省投資；由它向系統(tǒng)提供無功可以改善功率因數(shù)，減少由發(fā)電機(jī)提供的無功功率。

3） 靜止無功補(bǔ)償器

靜止無功補(bǔ)償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受控制。當(dāng)電壓變化靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)男枰瑫r(shí)還能做到分相補(bǔ)償；對于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有效較強(qiáng)的適應(yīng)性；但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，為此需加專門的濾波器。

4） 靜止無功發(fā)生器

　　它的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝啵瑢㈦娙萆系闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運(yùn)行工況，使其處于容性、感性或零負(fù)荷狀態(tài)。于靜止無功補(bǔ)償器相比，發(fā)生器相應(yīng)速度更快，諧波電流更少，而且在系統(tǒng)電壓較低時(shí)仍能向系統(tǒng)注入較大的無功。

三、結(jié)束語

綜上所述，提高功率因數(shù)對國家的能源利用、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到促進(jìn)作用， 是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運(yùn)行所不可缺少的條件，應(yīng)根據(jù)不同情況采取相應(yīng)措施來提高功率因數(shù)，降低無功損耗，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。■

浙江易碩電氣有限公司是專業(yè)從事低壓電力電容器，智能電容器，電抗器，無功補(bǔ)償控制器，無功補(bǔ)償裝置系列的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體的高科技公司。

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