一．  功率因數(shù)的定義

 

    在電力系統(tǒng)中，電動機及其它帶有線圈（繞組）的設備很多，這類設備除了從電源取得一部分電功率作有功用外，還將耗用一部分電功率用來建立線圈磁場。這就額外地加在了電源的負坦，功率因數(shù)cos?(也稱力率）就是反映總電功率中有功功率所占的比例大小。

 

    理論公式上，有功功率表達式中的P=U*I*cos?中的cos?為功率因數(shù)，功率因數(shù)小于或等于1，功率因數(shù)的大小說明電源被利用程度，它的高低決定月電路端電壓和電流之間的相位差。cos? 小于1 電路中就發(fā)生能量互換出現(xiàn)無功功率Q=UIsin?。

 

    所以在計算過程中，可通過cos?=P/S ，tg?=P/Q（其中：P稱為有功功率（KW），Q稱無功功率（Kvar)，S=U*I稱為視在功率（KVA)），在實際中，可用電量值代替相應的功率。

 

    二．提高功率因數(shù)的實際意義

 

    1． 對于電力系統(tǒng)中的供電部分，提供電能的發(fā)電機是按要求的額定電壓和額定電流設計的，發(fā)電機長期運行中，電壓和電流都不能超過額定值，否則會縮短其使用壽命，甚至損壞發(fā)電機。由于發(fā)電機是通過額定電流與額定電壓之積定額的，這意味著當其接入負載為電阻時，理論上發(fā)電機得到完全的利用，因為P=U*I*cos?中的cos?=1；但是當負載為干性或容性時，cos?<1,發(fā)電機就得不到充分利用。為了最大程度利用發(fā)電機的容量，就必須提高其功率因數(shù)。

 

    2． 對于電力系統(tǒng)中的輸電部分，輸電線上的損耗：Pl=RI*I，負載吸收的平均功率：P.=V*I*cos? ，因為I=P./V/ cos?，所以Pl=R*P./V/cos?（V是負載端電壓的有效值）。              由以上式可以看出，在V和P都不變的情況下，提高功率因數(shù)cos?會降低輸電線上的功率損耗！

 

    在實際中，提高功率因數(shù)意味著：

 

    1) 提高用電質(zhì)量，改善設備運行條件，可保證設備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。

 

    2) 可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費開支。例如：當cos?=0.5時的損耗是cos?=1時的4倍。

 

    3) 能提高企業(yè)用電設備的利用率，充分發(fā)揮企業(yè)的設備潛力。

 

    4) 可減少線路的功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率。

 

    5) 因發(fā)電機的發(fā)電容量的限定，故提高cos?也就使發(fā)電機能多出有功功率。

 

    在實際用電過程中，提高負載的功率因數(shù)是最有效地提高電力資源利用率的方式。

 

    在現(xiàn)今可用資源接近匱乏的情況下，除了盡快開發(fā)新能源外，更好利用現(xiàn)有資源是我們解決燃眉之急的唯一辦法。而對于目前人類所大量使用和無比依賴的電能使用，功率因數(shù)將是重中之重。

 

    三．提高負載因數(shù)的幾種方法

 

    可分為提高自然功率因數(shù)和采用人工補嘗兩種方法：

 

    提高自然因數(shù)的方法：

 

    1). 恰當選擇電動機容量，減少電動機無功消耗，防止“大馬拉小車”。

 

    2). 對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機，可將線圈改為三角形接法（或自動轉(zhuǎn)換）。

 

    3). 避免電機或設備空載運行。

 

    4). 合理配置變壓器，恰當?shù)剡x擇其容量。

 

    5). 調(diào)整生產(chǎn)班次，均衡用電負荷，提高用電負荷率。

 

    6). 改善配電線路布局，避免曲折迂回等。

 

    人工補償法：

 

    實際中可使用電路電容器或調(diào)相機，一般多采用電力電容器補嘗無功，即：在感性負載上并聯(lián)電容器。一下為理論解釋：

 

    在感性負載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器的無功功率來補償感性負載的無功功率，從而減少甚至消除感性負載于電源之間原有的能量交換。

 

    在交流電路中，純電阻電路，負載中的電流與電壓同相位，純電感負載中的電流滯后于電壓90?，而純電容的電流則超前于電壓90?，電容中的電流與電感中的電流相差180?，能相互抵消。

 

    電力系統(tǒng)中的負載大部分是感性的，因此總電流將滯后電壓一個角度，如圖1所示，將并聯(lián)電容器與負載并聯(lián)，則電容器的電流將抵消一部分電感電流，從而使總電流減小，功率因數(shù)將提高。

 

    電容器無功補償原理圖

 

    并聯(lián)電容器的補償方法又可分為：

 

    1．   個別補償。即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組，與用電設備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近。

 

    適合用于低壓網(wǎng)絡，優(yōu)點是補嘗效果好，缺點是電容器利用率低。

 

    2．   分組補償。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除，也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。

 

    優(yōu)點是電容器利用率較高且補嘗效果也較理想（比較折中）。

 

    3．   集中補償。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線 上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上，電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。

 

    優(yōu)點:是電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。缺點:不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡的無功負荷。

 

    實際中上述方法可同時使用。對較大容量機組進行就地無功補嘗。

 

    四． 功率因數(shù)在我們身邊所產(chǎn)生的一些有趣問題

 

    1．    關于在網(wǎng)上經(jīng)?？吹降?ldquo;功率因數(shù)超前”問題，一直感到困惑，我起初以為是負載的電流與電壓之間的超前關系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并不是只這個。正確的解釋是：電機并入電容,產(chǎn)生容性無功Qc,可以補償感性無功。當QL=Qc時，功率因數(shù)COSΦ=W/S=1（S表示視在功率），即從電力系統(tǒng)吸收的無功功率等于0。當Qc>QL時就是功率因數(shù)超前。

 

    這樣，在實際中，就會出現(xiàn)這樣的情況：白天，用電多，QL大，電壓低，Qc一般不夠；而晚上用電少，系統(tǒng)負荷小，電壓高，用戶補償電容如不切掉，Qc>QL即前面所說“功率因數(shù)超前”，無功外送，電壓就“高上加高”，對整個電網(wǎng)會有損害，所以見到網(wǎng)上總是有人在說“不能讓功率因數(shù)超前”。也就是說“超前”就是“過補償”，也就是其實白天你要超前沒人管，系統(tǒng)正需要，而晚上這樣的話，電工就要“挨罰”了。

 

    “超前”帶來另一個問題是：就某段電路來說功率因數(shù)超前或滯后都會使有功功率相同的情況下而增加電流，從而增加了輸電線路的損耗，而功率因數(shù)超前又有一定的助磁作用而可能使變壓器輸出電壓升高，那樣說，“超前”還是有害的。

 

    2．    由上面的“補償”引發(fā)的問題，讓我了解到了《電力法》不像我過去想的那樣簡單。過去以為這個法律僅僅是針對那些偷電的，其實不然，它涉及到的情況復雜的多，比如：“超前”表示過補償，這是在幫供電局的忙，給供電系統(tǒng)補償電容，然而過補償反而會使讓供電局處罰相關責任人，這是有法可依的?！峨娏Ψā房梢哉f是一門相當專業(yè)、極為嚴謹?shù)姆伞?/div>