趙志剛

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華321000）

0 引言

在電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，網(wǎng)絡(luò)中供給的視在功率S與有功功率P的比重，稱為功率因數(shù)。在低壓配電網(wǎng)中，功率因數(shù)就是線電壓和線電流之間的相位差（φ）的余弦，一般使用表達(dá)式cosφ來(lái)表示，即cosφ＝P／S。當(dāng)然我們希望功率因數(shù)越大越好，一般來(lái)說(shuō)有功功率占視在功率因數(shù)比重很大，而無(wú)功功率的傳輸和功率因數(shù)有著很大關(guān)系，配電網(wǎng)中最理想的狀態(tài)是使功率因數(shù)趨向于1，這樣可以有效避免無(wú)功功率在配電網(wǎng)設(shè)備中進(jìn)行能量交換。提高供電企業(yè)、用戶功率因數(shù)，可以將發(fā)電、供電設(shè)備物盡其用，效能達(dá)到極致。對(duì)廣大供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，特別是對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)，如果能夠?qū)ε潆姷蛪壕W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效補(bǔ)償，不但可以使上級(jí)電網(wǎng)壓力大大減輕，還可以將各種效益發(fā)揮到到最大化，使得配電設(shè)備、農(nóng)網(wǎng)設(shè)備效益當(dāng)量達(dá)到預(yù)期。

1 影響功率因數(shù)的主要因素

用電設(shè)備使用時(shí)，一方面在消耗有功功率，一方面也在消耗無(wú)功功率，在總的視在功率當(dāng)中占有一定比重，當(dāng)用電設(shè)備消耗的視在功率一定，而有功功率由于用電設(shè)備功率限制不能增加時(shí)，只有減少無(wú)功功率需求量，同時(shí)減少網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中無(wú)功傳輸量，最有效的方法就是采用就地?zé)o功補(bǔ)償，提高有功功率的傳輸，減少無(wú)功功率的傳輸。

1.1 系統(tǒng)變壓器和電動(dòng)機(jī)消耗功率

電動(dòng)機(jī)分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，其中異步電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙在轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁通時(shí)會(huì)消耗大量無(wú)功功率。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)，要盡量提高其空載無(wú)功功率，在帶有負(fù)載時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功損耗是由空載無(wú)功損耗和負(fù)載無(wú)功損耗兩部分組成的。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的變壓器，特別是配變，所消耗的無(wú)功功率主要是變電器空載無(wú)功功率，因而為了提高供電企業(yè)以及用戶的功率因數(shù)，變壓器應(yīng)該有一定負(fù)載率，特別是容量大的變壓器，空載損耗也相應(yīng)增加，如果使變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行于空載或者近似空載狀態(tài)，就會(huì)消耗很大的無(wú)功功率。

1.2 電壓值超出規(guī)定限值會(huì)對(duì)無(wú)功消耗有很大影響

供電母線電壓波動(dòng)限值要求上下波動(dòng)在10%以內(nèi)，當(dāng)用戶的供電電壓偏高，比額定電壓高時(shí)，無(wú)功功率消耗就會(huì)隨之明顯提高。供電企業(yè)統(tǒng)計(jì)資料顯示，無(wú)功功率提高與電壓提高基本成一定比例；而當(dāng)電壓降低時(shí)，無(wú)功功率會(huì)大幅度降低，但是電壓太低會(huì)影響用電設(shè)備使用效率，因此提高功率因數(shù)需要將電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

2 低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?/h2>

提高功率因數(shù)的主要方法是采用低壓無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，我們通常采用的方法主要有3種：隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。這3種補(bǔ)償方法有著各自的特點(diǎn)，具體的選擇思路是簡(jiǎn)單、可靠，減少配電網(wǎng)中的電壓損失，使得配電終端的電壓更穩(wěn)定，提高配電的質(zhì)量，滿足用戶的用電需求。

2.1 隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償就是用綜合無(wú)功消耗技術(shù)即時(shí)監(jiān)控異步電動(dòng)機(jī)無(wú)功消耗需求，進(jìn)行精確無(wú)功補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)延時(shí)、無(wú)差別、無(wú)誤差，大幅度提高設(shè)備效能，建立長(zhǎng)久無(wú)功監(jiān)察機(jī)制。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：無(wú)功監(jiān)控實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償無(wú)誤差，不用人工投切電容器進(jìn)行補(bǔ)償，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，綜合自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償裝置具有實(shí)效、快速、簡(jiǎn)單、可靠的無(wú)功補(bǔ)償特性，適用于電網(wǎng)異步電機(jī)，是一種應(yīng)用廣泛的補(bǔ)償手段。

2.2 隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器通過(guò)高壓熔絲并聯(lián)在需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖儔浩魃?，在低壓配電網(wǎng)尤其是農(nóng)網(wǎng)用戶，配電變壓器的無(wú)功消耗占總無(wú)功消耗的一大部分，隨器補(bǔ)償可以將這部分無(wú)功需求有效降低。這種補(bǔ)償方式對(duì)于配電變壓器或者小容量變壓器來(lái)說(shuō)，是相當(dāng)有效的補(bǔ)償方式，而對(duì)于整個(gè)低壓配網(wǎng)或農(nóng)網(wǎng)，隨器補(bǔ)償會(huì)使無(wú)功功率的消耗大幅度下降。

2.3 跟蹤補(bǔ)償

這種補(bǔ)償方式選擇比較靈活，通過(guò)投切無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)隨機(jī)補(bǔ)償和隨器補(bǔ)償進(jìn)行靈活整合，針對(duì)小容量配電變壓器或者專用變壓器進(jìn)行合理有機(jī)組合，靈活調(diào)整補(bǔ)償方式，并不斷進(jìn)行切換，讓補(bǔ)償方式隨著配變以及專變無(wú)功需求靈活改變。

3 提高功率因數(shù)的方法

3.1 提高自然功率因數(shù)

3.1.1 提高電力系統(tǒng)自然因數(shù)

如果降低電力系統(tǒng)中用電設(shè)備無(wú)功負(fù)載，對(duì)一些無(wú)功負(fù)載大的電力設(shè)備進(jìn)行置換，這對(duì)于提高自然因數(shù)是有效的，不需要增加補(bǔ)償裝置，不但可以節(jié)省設(shè)備投資，而且可以有效地降低配網(wǎng)的輸送損耗，提高經(jīng)濟(jì)性，因此應(yīng)當(dāng)采取，可以有效地提高配網(wǎng)終端的功率因數(shù)。

3.1.2 使電動(dòng)機(jī)在最佳狀態(tài)運(yùn)行

電動(dòng)機(jī)參數(shù)是一項(xiàng)重要的無(wú)功指標(biāo)，標(biāo)志著電動(dòng)機(jī)消耗無(wú)功功率是否滿足要求，如果電動(dòng)機(jī)額定功率遠(yuǎn)大于需求功率，那么電動(dòng)機(jī)將長(zhǎng)期運(yùn)行在小負(fù)荷或者輕載狀態(tài)，這對(duì)于電動(dòng)機(jī)無(wú)功消耗百害而無(wú)一利，合理地選擇電動(dòng)機(jī)的容量既可以節(jié)約電能，又可以提高功率因數(shù)。

3.1.3 加強(qiáng)異步電動(dòng)機(jī)的維修效果

理論表明，異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)決定了自身的無(wú)功需求，對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)維修后結(jié)構(gòu)狀況，盡量不要使定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙有所變化，否則會(huì)惡化異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境，增加無(wú)功消耗。

3.1.4 提高電機(jī)功率因數(shù)

同步電機(jī)消耗有功和同步電機(jī)所帶負(fù)荷數(shù)量息息相關(guān)，負(fù)荷越大，有功消耗越大，無(wú)功消耗和轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)勵(lì)磁電流密切相關(guān)，如果同步電機(jī)處于過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)，則同步電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出無(wú)功；如果同步電機(jī)處于欠勵(lì)磁狀態(tài)，則同步電機(jī)從電網(wǎng)吸收無(wú)功。所以，即時(shí)調(diào)整同步電機(jī)勵(lì)磁方式，可以調(diào)整無(wú)功消耗。而同步電機(jī)勵(lì)磁方式和自身功率因數(shù)有關(guān)，如果提高同步電機(jī)功率因數(shù)，則可以讓同步電機(jī)處于欠勵(lì)磁狀態(tài)，就可以向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率。

3.2 人工補(bǔ)償無(wú)功功率

功率因數(shù)和供電企業(yè)效益密切相關(guān)，并代表了供電企業(yè)的供電質(zhì)量以及供電可靠性和監(jiān)測(cè)合理性，在用電側(cè)，功率因數(shù)同時(shí)也需要補(bǔ)償，這樣才可以有效提高整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，保障供電質(zhì)量。

3.2.1 靜態(tài)補(bǔ)償

電力網(wǎng)中感性元件所產(chǎn)生的感性無(wú)功是對(duì)系統(tǒng)輸出的無(wú)功功率，如果感性負(fù)載并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，而電容需要吸取無(wú)功功率，當(dāng)電容C的值滿足條件，使得感性無(wú)功和容性無(wú)功相互抵消，則元件不會(huì)向配網(wǎng)吸收無(wú)功，也不會(huì)輸送電網(wǎng)無(wú)功滿足電網(wǎng)對(duì)無(wú)功功率的補(bǔ)償要求。

3.2.2 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償

對(duì)于動(dòng)態(tài)無(wú)功功率，由于其波動(dòng)幅度大、速度快、隨機(jī)性強(qiáng)，使用傳統(tǒng)補(bǔ)償工具如靜態(tài)電容器和大容量調(diào)相機(jī)，已經(jīng)不能滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償方法，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。它具有優(yōu)化并改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量、快速補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無(wú)功功率、補(bǔ)償準(zhǔn)確等特點(diǎn)，對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率具有很好的補(bǔ)償效果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文集中探討了功率因數(shù)對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)和用戶的作用，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素和提高功率因數(shù)的一般方法，分析了它們各自的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)。努力強(qiáng)化配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償，就是為了實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地補(bǔ)償，這對(duì)于配網(wǎng)安全運(yùn)行是非常重要的。

［1］王莉麗.影響電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的因素分析［D］.重慶大學(xué)，2004

［2］靳龍章，丁毓山.電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)［M］.中國(guó)水利水電出版社，2004

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