浅谈无功补偿技术与电网功率因数的关系

摘要：本文着重分析影响功率因数的主要因素。如何提高低压电网和用电设备的功率因数，无功补偿装置选择及效益。

关键词：节电技术；功率因数；无功补偿

一、影响功率因数的主要因素

功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P…定时，如减少无功功率Q，目0功率因数便能够提高。在极端情况下，当Q=o时，则其力率=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。

(一)异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成分是它的窄绒无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。

(二)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响当供电电压高于额定值的l0％时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

(三)电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响。

二、低压配电网无功补偿的方法

(一 )随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动饥的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方

式可较好地限制用电单位无功负荷。

(二)随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的

空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。

(三)跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以 的专用配变用户，可以替

代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

三、无功功率补偿容量的选择方法

无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择(主要指电动机)和多负荷补偿容量的选择(指集中和局部分组补偿)。

四、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70一0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60％一9O％，如果把功率因数提高0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30％左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

(一)节省企业电费开支。

提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于

规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。

(二)提高设备的利用率。

对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了

功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

(三)降低系统的能耗

补偿前后线路传送的有功功率不变，当功率因数从0．70—0．85提高到0．95时，有功损耗将降低20％一45％。

(四)增加容量

三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量。■

作者简介：

解洪彬 男，机电助理工程师，现任华泰矿业公司机电工区区长，数篇。

李传昌 男，机电助理工程师，现任华泰矿业公司运转工区副区长，数篇。