无功补偿和提高功率因数的意义

无功补偿和提高功率因数的意义

雷逢春

开滦（集团）有限责任公司港口储运分公司河北开滦063611

摘要：在供用电系统中除了有功电源还有无功电源，两者缺一不可，感性负载过多时，其功率因数都较低，影响了线路及配电变压器的经济运行，就必须通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。

关键词：无功补偿；功率因数；意义

1功率因数的概念

交流发电机等电源设备一般是根据额定容量即视在功率工作，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比值的大小，用算式表示为cos准=ps，由此可以看出，功率因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cos准越大，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，阻抗角准为0，功率因数cos准=1现实生活中的电器，感性负载居多，由于感性负载的电压超前电流，所以现实中器件的功率因数通常小于1，且功率因素越低，对应的无功功率越大，有功功率越小。

2感性负载无功补偿的方法

感性负载要正常工作不仅需要有功功率，也需要无功功率，如果无功功率不足，感性负载所需的场强就得不到满足，其上的电压低于额定标准，设备将不能正常运行，因此为了正常工作的需要，必须向感性负载提供无功功率，如果无功功率由供电系统提供，则造成输电线路损耗增加，电能利用率降低，因此理想的方法是哪里需要无功功率，哪里就设置无功补偿器件。由于在感性负载上并联电容以后，当容性负载释放能量时，感性元件将容性元件释放的电场能转化为磁场能储存起来，而感性负载释放能量时，容性元件吸收能量，能量在两种储能元件之间传递。这样，在不改变负载原有工作状态的情况下，感性负载所需要的无功功率可从容性负载的无功输出中得到补偿，由于是就地交换，减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低供电线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，，使发电机的容量得到充分利用，此外，并联电容器后线路电流减少，功率损耗降低。因此在感性原件两端并接电容不仅降低了无功传递过程中的线损，也提高了供电质量。

3提高功率因数的原理

4无功补偿法提高功率因数的意义

感性负载通过并联电容，利用容性元件的无功功率补偿感性负载的无功功率，使得负载与电源间的能量交换减少，提高了电源的利用率，同时减小了总线电流，降低了功率损耗，当补偿电容C越大，整体电路阻抗角越小，功率因数越高，补偿效果越明显。

5无功补偿方式

在电网中影响功率因素变化的因素如此之多，所以要想维持电网中功率因素的稳定绝非易事，这就需要在电网中无功消耗多的用电设备加上无功补偿装置，无功补偿通常采用的以下3种方法：

5.1低压个别补偿

低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。

5.2低压集中补偿

低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。低压集中补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。

5.3高压集中补偿

高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加，同时便于运行维护，补偿效益高。

5.4提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，合理使用电动机，提高异步电动机的检修质量，合理选择配变容量，改善配变的运行方式等都可以提高自然功率因数。

6结论

综上所述，提高功率因数对国家的能源利用、企业的经济效益起到促进作用，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的条件，应根据不同情况采取相应措施来提高功率因数，降低无功损耗，从而提高经济效益。

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