引言

現代電網中，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。無功功率的出現導致了發電機出力下降，同時使輸配電設備效率減少，而且還增大了網損，使供電質量受到嚴重影響。無功功率對電力系統運行的經濟性和電能質量有關鍵性的作用。無功功率是電力系統一種必須的功率，電網中的無功功率的大量損耗，系統需要提供足夠的無功功率，不然電網電壓將下降，也就不能保證電能質量。同時，不合理分配的無功功率，也將引起線損的增加，使電力系統運行的經濟性得不到保證。

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備中建立和維持磁場而產生的電功率。它不對外作功，只是將電能轉換成其他形式的能量。但凡有電磁線圈的電氣設備需要建立磁場，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、二次線圈中產生磁場或感應出電壓。所以，在沒有無功功率的情況下，電動機將不能轉動，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。如果電網中的無功功率得不到供應，用電設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備在正常情況下的工作，用電設備的端電壓就一定會下降，因此會影響電氣設備的正常運行。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，發電機提供的無功功率相對負荷和網絡對無功功率的大量需求來說會供不應求，只是依靠發電機來提供無功功率的話也是非常不經濟的。無功功率最關鍵的來源是利用各種無功補償設備從而在電力系統的各個環節來進行無功補償。所以，無功補償是電力系統的非常重要的組成部分，它是保證電能質量和實現電力系統運行經濟化的比較基礎的手段。

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。功率因數是用來體現用戶用電設備合理使用狀況、電能利用狀況的一項重要指標。功率因數有自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數三種。其中自然功率因數指的是用電設備在沒有安裝無功補償設備時而出現的功率因數，換句話來說的就是用電設備本身所擁有的功率因數。自然功率因數的高低是用電設備的負荷性質的關鍵，電阻性負荷如白熾燈、電阻爐等的功率因數較高，而電感性負荷如電動機、電焊機等的功率因數比較低。瞬時功率因數指的是在某一瞬間由功率因數表顯示的功率因數。瞬時功率因數是伴著用電設備的種類、負荷的大小和電壓的高低從而時刻變化的。加權平均功率因數指的是在一定時間段內功率因數取得的平均值。

二、無功功率補償的方式

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

依照安裝位置的不同，并聯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域母線上進行分區補償，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；三是在負載設備附近安裝電容器組，就近進行無功補償，對于感性設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，也能改善用電設備本身的電壓質量，而缺點是電容器布置比較分散，維護工作量較大，國產自愈式電容器技術與生產水平的提高，給就地補償方式的推廣創造了機會。

三、提高功率因素的計算

功率因數指的是電力網中線路的視在有功功率供給的消耗所占百分數。在電力網的運行中，我們所希望看到的是功率因數越大越好，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。用戶功率因數的多少對電力系統發、供、用電設備的充分利用有著重要的影響。適當的提高用戶的功率因數，不僅能夠充分地發揮發電和供電設備的生產能力、降低線路損失、電壓質量得到改善，還可以提高用電用戶對用電設備的工作效率和為用戶本身來節約電能。

在感性負載上用并聯電容器來提高功率因數。感性負載電路中的電流比電壓小，并聯電容器后將會產生超前電壓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。用串聯電容器的方法也可提高電路的功率因數，但串聯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，因而不采用串聯電容器的方法來提高功率因數。

四、功率因素提高的實際應用

提高功率因數是在不添置任何補償設備的情況下，通過降低各用電設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功率因數的目的，它既不需要增加投資，同時也能最經濟的提高功率因數。下面我將會對提高功率因數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，也將會使功率因數和效率都顯著的惡化。所以從節約電能和提高功率因數的情況出發的話，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量

從實驗可以得出，異步電動機定子繞和轉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

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，但是無功取決于轉子中的勵磁電流大小。而在欠激狀態時，定子繞組不能從電網“吸取”，在過激狀態情況下，定子繞組不能向電網“送出”。所以，只需要調節電機的勵磁電流，讓其處于過激狀態，就會使同步電機向電網“送出”無功功率，來減少電網傳給工礦企業的無功功率，從而使工礦企業的功率因數得到提高。異步電動機同步化是將異步電動機三相轉子繞組恰當地連接并且連通直流勵磁電流，讓其呈現同步電動機運行。所以只要調節電機的直流勵磁電流，讓其呈現過激狀態，這樣才能使電網輸出無功，以此來達到提高低壓網功率因數的目標。

4、合理選擇配變容量，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、停”等方法，讓它的負載率提高到最佳值，隨即改善電網的自然功率因數。

結束語

實際情況中工廠供配電系統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本身節省成本，提高經濟效益，另一方面也能夠對廠外電力系統的安全運行提供比較可靠的保障。