引言

現(xiàn)代電網(wǎng)中，占比重較大的是電動機等感性負荷，它們在消耗有功率和吸收大量無功功率。無功功率的出現(xiàn)導(dǎo)致了發(fā)電機出力下降，同時使輸配電設(shè)備效率減少，而且還增大了網(wǎng)損，使供電質(zhì)量受到嚴重影響。無功功率對電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量有關(guān)鍵性的作用。無功功率是電力系統(tǒng)一種必須的功率，電網(wǎng)中的無功功率的大量損耗，系統(tǒng)需要提供足夠的無功功率，不然電網(wǎng)電壓將下降，也就不能保證電能質(zhì)量。同時，不合理分配的無功功率，也將引起線損的增加，使電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性得不到保證。

一、無功功率和功率因素介紹

1、無功功率是由電路中電場與磁場的交換從而在電氣設(shè)備中建立和維持磁場而產(chǎn)生的電功率。它不對外作功，只是將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。但凡有電磁線圈的電氣設(shè)備需要建立磁場，無功功率的消耗就必不可少。從電源處獲取無功功率建立電動機轉(zhuǎn)子磁場，與此同時變壓器也需要無功功率，這樣才能使變壓器的一次、二次線圈中產(chǎn)生磁場或感應(yīng)出電壓。所以，在沒有無功功率的情況下，電動機將不能轉(zhuǎn)動，變壓器同樣不會變壓，交流接觸器也就不會吸合。通常情況下，用電設(shè)備不僅要從電源吸收有功功率，于此同時還要從電源吸收無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率得不到供應(yīng)，用電設(shè)備建立正常的電磁場就得不到足夠的無功功率，所以，就不能維持這些用電設(shè)備在正常情況下的工作，用電設(shè)備的端電壓就一定會下降，因此會影響電氣設(shè)備的正常運行。無功交換損失的感性無功功率得到容性無功功率的補償變得有效平衡。無功功率因何而來？顯然，發(fā)電機提供的無功功率相對負荷和網(wǎng)絡(luò)對無功功率的大量需求來說會供不應(yīng)求，只是依靠發(fā)電機來提供無功功率的話也是非常不經(jīng)濟的。無功功率最關(guān)鍵的來源是利用各種無功補償設(shè)備從而在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)來進行無功補償。所以，無功補償是電力系統(tǒng)的非常重要的組成部分，它是保證電能質(zhì)量和實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟化的比較基礎(chǔ)的手段。

2、電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差，一般用相位角的余弦來表示，稱之為功率因數(shù)。功率因數(shù)是用來體現(xiàn)用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用狀況的一項重要指標。功率因數(shù)有自然功率因數(shù)、瞬時功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)三種。其中自然功率因數(shù)指的是用電設(shè)備在沒有安裝無功補償設(shè)備時而出現(xiàn)的功率因數(shù)，換句話來說的就是用電設(shè)備本身所擁有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低是用電設(shè)備的負荷性質(zhì)的關(guān)鍵，電阻性負荷如白熾燈、電阻爐等的功率因數(shù)較高，而電感性負荷如電動機、電焊機等的功率因數(shù)比較低。瞬時功率因數(shù)指的是在某一瞬間由功率因數(shù)表顯示的功率因數(shù)。瞬時功率因數(shù)是伴著用電設(shè)備的種類、負荷的大小和電壓的高低從而時刻變化的。加權(quán)平均功率因數(shù)指的是在一定時間段內(nèi)功率因數(shù)取得的平均值。

二、無功功率補償?shù)姆绞?br />
在電力系統(tǒng)中，無功功率的補償方法有很多，其中包括采用同步發(fā)電機、同步電動機和SVC等。在許大多數(shù)工程的供電系統(tǒng)中，因為阻感性負載居多，總等效的負載都成感性，通常采用的是并聯(lián)電容器組來補償無功功率和提高功率因數(shù)。在用自備的發(fā)電機組供電時，都會配有自動勵磁調(diào)壓裝置來對無功和電壓進行自動調(diào)節(jié)。

依照安裝位置的不同，并聯(lián)電容器有以下三種補償方式：一是將電容器組集中安裝在母線上集中補償，用來提高整個變電所的功率因素，降低饋出線路的無功損耗；二是將電容器組分別裝在功率因素比較小的區(qū)域母線上進行分區(qū)補償，這樣的補償效果更佳，而缺點是補償范圍比集中補償范圍要小；三是在負載設(shè)備附近安裝電容器組，就近進行無功補償，對于感性設(shè)備如異步電動機和以熒光燈為主的照明電路等，這種方式的優(yōu)點是既能夠使供電回路的功率因素得到提高，也能改善用電設(shè)備本身的電壓質(zhì)量，而缺點是電容器布置比較分散，維護工作量較大，國產(chǎn)自愈式電容器技術(shù)與生產(chǎn)水平的提高，給就地補償方式的推廣創(chuàng)造了機會。

三、提高功率因素的計算

功率因數(shù)指的是電力網(wǎng)中線路的視在有功功率供給的消耗所占百分數(shù)。在電力網(wǎng)的運行中，我們所希望看到的是功率因數(shù)越大越好，如果能夠做到這一點，那么電路中的視在功率將會把大部分用來供給有功功率，用來減少無功功率的消耗。用戶功率因數(shù)的多少對電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用有著重要的影響。適當(dāng)?shù)奶岣哂脩舻墓β室驍?shù)，不僅能夠充分地發(fā)揮發(fā)電和供電設(shè)備的生產(chǎn)能力、降低線路損失、電壓質(zhì)量得到改善，還可以提高用電用戶對用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身來節(jié)約電能。

在感性負載上用并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)。感性負載電路中的電流比電壓小，并聯(lián)電容器后將會產(chǎn)生超前電壓900的電容支路電流，這會抵減落后于電壓的電流，讓電路的總電流得到減小，因此減小阻抗角，從而提高功率因數(shù)。用串聯(lián)電容器的方法也可提高電路的功率因數(shù)，但串聯(lián)電容器使電路的總阻抗減小，總電流增大，從而加重電源的負擔(dān)，因而不采用串聯(lián)電容器的方法來提高功率因數(shù)。

四、功率因素提高的實際應(yīng)用

提高功率因數(shù)是在不添置任何補償設(shè)備的情況下，通過降低各用電設(shè)備所需的無功功率來減少負載取用無功從而達到提高工礦企業(yè)功率因數(shù)的目的，它既不需要增加投資，同時也能最經(jīng)濟的提高功率因數(shù)。下面我將會對提高功率因數(shù)的一般措施作進行一些簡要的介紹。

1、合理使用電動機

合理的使用電動機的型號、規(guī)格和容量，讓它接近滿載運行。在選擇電動機的時候，不僅要注意它們的機械性能，還要考慮它們的電器指標。如果電動機長時間處于低負載下運行，這樣既能夠增大功率的損耗，也將會使功率因數(shù)和效率都顯著的惡化。所以從節(jié)約電能和提高功率因數(shù)的情況出發(fā)的話，一定要正確地合理地選擇電動機的容量。

2、提高異步電動機的檢修質(zhì)量

從實驗可以得出，異步電動機定子繞和轉(zhuǎn)子間的氣隙變動將會對異步電動機無功功率的大小有重大的影響。

3、采用同步電動機或異步電動機進行同步運行來提高功率因數(shù)

通過電機原理，電動機上所攜帶的機械負荷的大小決定了同步電動機消耗的有功功率多少，但是無功取決于轉(zhuǎn)子中的勵磁電流大小。而在欠激狀態(tài)時，定子繞組不能從電網(wǎng)“吸取”，在過激狀態(tài)情況下，定子繞組不能向電網(wǎng)“送出”。所以，只需要調(diào)節(jié)電機的勵磁電流，讓其處于過激狀態(tài)，就會使同步電機向電網(wǎng)“送出”無功功率，來減少電網(wǎng)傳給工礦企業(yè)的無功功率，從而使工礦企業(yè)的功率因數(shù)得到提高。異步電動機同步化是將異步電動機三相轉(zhuǎn)子繞組恰當(dāng)?shù)剡B接并且連通直流勵磁電流，讓其呈現(xiàn)同步電動機運行。所以只要調(diào)節(jié)電機的直流勵磁電流，讓其呈現(xiàn)過激狀態(tài)，這樣才能使電網(wǎng)輸出無功，以此來達到提高低壓網(wǎng)功率因數(shù)的目標。

4、合理選擇配變?nèi)萘?，改善配變的運行方式

對于負載率比較低的配變來說，通常采取“撤、換、并、?！钡确椒?，讓它的負載率提高到最佳值，隨即改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。

結(jié)束語

實際情況中工廠供配電系統(tǒng)需要消耗大量無功功率，來進行無功補償，功率因素的提高一方面能夠為工廠企業(yè)本身節(jié)省成本，提高經(jīng)濟效益，另一方面也能夠?qū)S外電力系統(tǒng)的安全運行提供比較可靠的保障。