段麗媛

(山西省廣播電影電視局無線管理中心，山西太原030001)

0 引言

每臺供電設(shè)備都有額定容量，即視在功率。在有感性負載時，用電設(shè)備輸出的總功率中，既有有功功率，又有無功功率。因此，加強無功功率補償措施，提高功率因數(shù)，增強用電設(shè)備效率，就可使供電設(shè)備的容量得到充分利用，從而節(jié)約電能，這對全面開展節(jié)能降耗工作具有重要意義。

1 無功功率產(chǎn)生的原因

電力系統(tǒng)中的無功功率主要是感應(yīng)電動機的勵磁與漏磁消耗、電力變壓器與線路損耗等。無功功率損耗造成電壓降低，并且在傳輸與交換過程中損失大量有功電能，降低了輸變電的負載能力。其中感應(yīng)電動機所消耗的無功功率占電力系統(tǒng)無功總負荷的80%左右，其值與電動機容量和負載狀況有關(guān)。在大電力系統(tǒng)中，電能經(jīng)過幾次電壓變換，無功損耗也可高達30% ～40%，其無功損耗主要與供電負荷的組成及電壓變換次數(shù)有關(guān)。

2 功率因數(shù)的要求及其與用電設(shè)備的關(guān)系

功率因數(shù)cosφ是有功功率與視在功率的比值，以cosφ表示，即:

cosφ的數(shù)值為0～100%。

當(dāng)cosφ=0時，(即P=O)表明此交流電路中為純無功功率，不存在有功功率。

當(dāng)cosφ=1時，(即q=0、P=S)表明此電路中為純有功功率，不存在無功功率，事實上只有純電阻電路中才存在這種情況。

由P=Scosφ知，當(dāng)S一定時，功率因數(shù)cosφ越低，有功功率就越小。當(dāng)cosφ=0.5時，說明負載只利用了電源提供能量的一半。

2.1 功率因數(shù)主要受感性負載的影響

功率因數(shù)反映了負載從電源接受的視在功率S中有多少轉(zhuǎn)換成了有功功率P，其主要取決于電感性負載中電阻與感抗的數(shù)值。也就是說無功功率存在的根本原因就是由于感性負載的存在。而在日常生產(chǎn)、生活中，電感性負載比比皆是。從交流電做功的角度來說，在眾多的電感性負載中只有有功功率才是有實際意義的。感性負載不消耗能量，但感性負載與電源間功率的交換，其本身需要一定的無功功率。并且需要的無功功率越大、功率因數(shù)就越低，而有功功率P是一定值，自然供電容量會因功率因數(shù)的偏低而增大，造成不必要的損失。例如，常用的異步電動機，在額定負載時的功率因數(shù)約為0.7～0.9左右，輕載時，功率因數(shù)就更低，其它如電焊機變壓器，大型照明燈等負載的功率因數(shù)也是較低的。因此，如何減少用電設(shè)備與電源間能量的互換，是提高功率因數(shù)的關(guān)鍵。

2.2 不同用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到下列規(guī)定

高壓供電的電力用戶，功率因數(shù)為0.90以上;其它100千伏安(千瓦)及以上用戶(如大、中型電力排灌站)，功率因數(shù)為0.85以上;農(nóng)業(yè)用電，功率因數(shù)為0.80。

功率因數(shù)越高，即無功功率越少，發(fā)、供、用電設(shè)備越能夠充分發(fā)揮其能力。故提高功率因數(shù)是節(jié)約無功電能的有效途徑。

2.3 用電設(shè)備功率因數(shù)低的原因

(1)大量采用感應(yīng)電動機或其它電感性用電設(shè)備(如電焊機、感應(yīng)電爐等);

(2)電感性的用電設(shè)備配套不合適或使用不當(dāng)造成設(shè)備長期輕載或空載運行;

(3)大量采用氣體放電型燈具作照明光源;

(4)變電設(shè)備的負載率偏低。

2.4 功率因數(shù)與線路損耗的關(guān)系

功率因數(shù)與線路損耗關(guān)系如表1所示，該表以功率因數(shù)為1時的線損為基數(shù)進行比較。

表1 功率因數(shù)下降與線損增加對比表

2.5 提高功率因數(shù)的好處

(1)提高功率因數(shù)可以提高發(fā)電、供電(發(fā)電機、電力線路、變壓器等)設(shè)備的供電能力，同樣的設(shè)備可以更充分的利用;

(2)提高功率因數(shù)可以提高用戶設(shè)備(如變壓器等)的利用率，節(jié)省用戶電氣設(shè)備投資;

(3)提高功率因數(shù)可以降低電力系統(tǒng)電壓損失和減小電壓波動，改善電能質(zhì)量;

(4)提高功率因數(shù)可以減少輸、變、配電設(shè)備中的電流，因而降低電能輸送過程中的損耗，節(jié)約電力;

(5)提高功率因數(shù)可以減少電費開支。

3 提高功率因數(shù)的措施

提高功率因數(shù)主要是補償無功功率，采用分散補償與集中補償相結(jié)合，以分散補償為主，以取得最大的節(jié)能和經(jīng)濟效益。

3.1 無功補償?shù)念愋?/h3>

無功補償主要有:高壓集中補償、低壓集中補償和就地補償三種。

(1)高壓集中補償:補償裝置要裝在工廠電源進線的高壓母線上，它只能對裝置之前的線路進行補償，單位內(nèi)部用電設(shè)備的無功功率得不到控制。不能實現(xiàn)很好的補償作用。

(2)低壓集中補償:是將補償裝置安裝在單位內(nèi)各變電所的低壓母線上，通過對電源的無功補償來提高整個變電所所屬用電設(shè)備的功率因數(shù)。這種方式在低壓供電中應(yīng)用較廣。

(3)就地補償:就是補償裝置安裝在各大型用電設(shè)備進線處，使其無功功率得到補償，這是一種較徹底的補償方式，但對于用電設(shè)備多而雜的單位，不適于采用這種補償方式。

3.2 無功補償?shù)姆椒?/h3>

(1)采用同步電動機補償:在無調(diào)速要求的生產(chǎn)機械上，宜采用同步電動機拖動，同步電動機的補償能力與所承受的負荷率、激磁電流以及電動機額定功率因數(shù)有關(guān)。它能夠在超前功率因數(shù)下運行，輸出容性無功功率，提高功率因數(shù)。

(2)并聯(lián)靜電電容器補償:安裝靜電電容器補償無功功率，是提高功率因數(shù)最常用的技術(shù)措施。并聯(lián)了電容器后，減少了電源與用電設(shè)備之間的能量互換，也就是電源能量的互換主要發(fā)生在用電設(shè)備與電容器之間，因而使供電設(shè)備的容量得到充分利用。

(3)合理選配機電設(shè)備，使之匹配得當(dāng)，防止大馬拉小車。

(4)帶經(jīng)常性變動和周期性變化負載的電機，應(yīng)采用調(diào)速裝置，保證電機出力與負載有最佳的匹配。

(5)減少或限制設(shè)備的輕載或空載運行時間，降低無功消耗。

注意在進行補償時，應(yīng)防止無功的過補償。過補償不僅增加投資，降低補償?shù)慕?jīng)濟效益，而且還惡化電壓質(zhì)量，給電網(wǎng)和用戶帶來危害。因此，補償時，必須做到隨負荷變化進行調(diào)整，最好裝設(shè)按負荷、電壓或功率因數(shù)的變化而自動投切的裝置，以防止過補償引起的無功倒送，及因此帶來的損失增加、電壓升高的危害。

［1］毛建業(yè)，原軍民，董光明.廣播電視發(fā)射臺應(yīng)用技術(shù)［M］.太原:山西人民出版，2002.

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