功率因數(shù)的提高原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

功率因數(shù)的提高原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用功率因數(shù)的提高原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低直接影響了能源的利用效率，因此必須提高供電系統(tǒng)中各部分的功率因數(shù)，增加其電能的使用效率。文中簡要說明了電網(wǎng)功率因數(shù)低帶來的影響，介紹了提高功率因數(shù)的主要方法，并對并聯(lián)電容無功補(bǔ)償進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了補(bǔ)償電容容量的計(jì)算方法。最后，概述了提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)功率因數(shù)提高TheImprovementTheoryofPowerFactorandItsApplicationInPowerSystemsAbstractThepowerfactorofPowersystemhaveadirectlyinfluenceontheutilizationefficiencyofenergy,sowemustimprovethethepowerfactorofpowersupplysystems,toincreasetheefficiencyintheuseofelectricity.Thispaperbrieflydescribesthepowerfactoroflowimpact,anddescribesthemainmethodtoimprovethepowerfactor,andtheparallelcapacitorreactivepowercompensationisanalyzedindetail,thenfindoutthecompensationcapacitorcapacitycalculationmethod.Finally,thispapergiveanoverviewofimprovingpowerfactorbringseconomicbenefitsandsocialbenefits.Keywords：PowersystemPowerfactorImprove引言功率因數(shù)的大小，是負(fù)荷的性質(zhì)和有功功率在視在功率中的比例決定的。在供電系統(tǒng)中，大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感特性，這些設(shè)備不僅需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還需吸收無功功率。根據(jù)有功功率=視在功率×功率因數(shù)?？芍谝欢ǖ念~定電壓和額定電流下，功率因數(shù)越高，有功功率所占的比重越大。電路中的功率因數(shù)在0到1之間變化，根據(jù)《全國供用電規(guī)則》的規(guī)定一般工業(yè)用戶的功率因數(shù)在0．85—0．9以上，凡功率因數(shù)不能達(dá)到指標(biāo)的用戶．供電企業(yè)可終止或限制供電。1功率因數(shù)低帶來的影響1．1電源設(shè)備得不到充分利用一般交流電源設(shè)備都是根據(jù)額定電壓和額定電流來進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和使用的。根據(jù)它能提供給負(fù)載的有功功率P=UIcosα可知若功率因數(shù)低，則電源供給負(fù)載的有功功率也低，這樣電源設(shè)備的潛力得不到充分利用。1．2增大電力電網(wǎng)中輸電線路損耗和線路壓降當(dāng)輸電線輸送功率一定時。線路中電流與功率因數(shù)成反比．當(dāng)功率因數(shù)降低時，電流增大，輸電線上的功率損耗為：P=I2R，線路壓降U=RI，。由此可知，設(shè)備的功率因數(shù)低，必然要在輸電線路中流過更大的電流，使輸電線路上有功功率損耗增大。而且引起用電設(shè)備兩端的電壓下降，這會嚴(yán)重影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行．尤其在用電高峰，功率因數(shù)過低，會出現(xiàn)大面積地區(qū)的電壓偏低，勢必2提高功率因數(shù)的意義提高功率因數(shù)可以使發(fā)電機(jī)盡量多出有功功率．最大程度利用發(fā)電機(jī)的容量，充分利用電力系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電變電設(shè)備的容量，增加其輸電能力。而且提高功率因數(shù)可以降低輸電線路的功率損失和電壓損失，提高企業(yè)用電設(shè)備的利用率和工作效率，為企業(yè)本身節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少電費(fèi)支出。3提高功率因數(shù)的主要方法供電系統(tǒng)功率因數(shù)低主要是由于負(fù)載疊用或使用不當(dāng)，以及大量用電設(shè)備屬于感性負(fù)載。提高功率因數(shù)的方法主要有兩種:一是改善自然功率因數(shù)，減少用電設(shè)備對無用功的需要，二是采用無功補(bǔ)償，在用電設(shè)備處設(shè)置能夠提供無功電力的設(shè)備，使無功功率就地得到補(bǔ)償。4并聯(lián)電容法無工補(bǔ)償主要有并聯(lián)電容、串聯(lián)電容、串聯(lián)電阻、靜止補(bǔ)償器等方法，以下僅對并聯(lián)電容法進(jìn)行探討。并聯(lián)電容法是無功補(bǔ)償中常用的的一類，并聯(lián)電容后，原負(fù)載的電壓和電流不變，吸收的有功功率和無功功率不變，即：負(fù)載的工作狀態(tài)不變，但電路的功率因數(shù)提高了。圖（1）圖（2）由上圖可知，在并聯(lián)電容之前端口電流的有功分量為I，有功功率為P=UI=UIL其中φ為并聯(lián)電容之前的功率因數(shù)角，并聯(lián)電容之后，電流的有功分量不變，而端口電流的無功分量卻因并聯(lián)電容而減小。由于并聯(lián)電容之后無功功率減小，從而達(dá)到了提高功率因數(shù)的目的，從相量圖也可以看出，由于并聯(lián)電容的增加，電路中的總電流的絕對值也減小了。并聯(lián)電容的確定：圖（3）IC=ILsinφ將I=PUcosφ2,IC=ωCU=PU(tgφ1C=PωU2(tgφ補(bǔ)償?shù)姆诸?補(bǔ)償分為欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償、過補(bǔ)償三類。一般情況下，電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95即可，即欠補(bǔ)償。全補(bǔ)償電力系統(tǒng)不要求，因?yàn)槿a(bǔ)償電容設(shè)備投資增加,經(jīng)濟(jì)效果不明顯。在進(jìn)行人工補(bǔ)償時，應(yīng)防止無功的過補(bǔ)償。過補(bǔ)償不僅增加國家投資，而且還降低補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益和惡化電壓質(zhì)量，給電網(wǎng)和用戶帶來危害。因此，采用人工補(bǔ)償?shù)挠脩?，必須做到隨負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)整，最好裝設(shè)按負(fù)荷、電壓或功率因數(shù)變化而自動投切的裝置，以防止過補(bǔ)償引起的的無功倒送，及因此帶來的損失增加、電壓升高等危險(xiǎn)。5功率因數(shù)提高原理在電力系統(tǒng)中應(yīng)用產(chǎn)生的的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義用戶功率因數(shù)的高低，對于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。提高功率因數(shù)不僅能提高線路或設(shè)備輸送有功功率的能力，減小發(fā)供電設(shè)備的裝機(jī)容量和投資，降低產(chǎn)品成本，而且能提高線路電壓，減少電壓損失，降低電壓波動，有效改善電能質(zhì)量，從而達(dá)到節(jié)能降損的目的。5.1改善功率因數(shù)，對于用戶來說相當(dāng)于減少了應(yīng)繳電費(fèi)根據(jù)國家物價(jià)局頒布的《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》規(guī)定3種功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，相應(yīng)減少電費(fèi)：高壓供電的用電單位，功率因數(shù)在0．9以上；低壓供電的用電單位，功率因數(shù)在0．85以上；低壓供電的農(nóng)業(yè)用戶，功率因數(shù)在O．8以上。對用戶來說，由于供電單位對用戶實(shí)行按功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的辦法，當(dāng)功因數(shù)高于其規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的，供電部門給予獎勵，減收電費(fèi)；低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的予以罰款，加收電費(fèi)。一般來說，補(bǔ)償后的功率因數(shù)以分別不超出0．95、0．94、0．92為宜，因?yàn)槌^此值，電費(fèi)并沒有減少，相反初次設(shè)備增加，是不經(jīng)濟(jì)的。5.2提高電能的利用率下面以圖（1）電路為例來分析：已知電路中f=50Hz,U=220V,P=10kW,cosj1=0.6，使功率因數(shù)提高到0.9。則當(dāng)未并聯(lián)電容，功率因數(shù)為0.6時，電路中的總電流為：I=IL=PUcosφ并聯(lián)電容后，功率因數(shù)為0.9，電路中的總電流為：I=PUcosφ2由視在功率P=UI知：當(dāng)電路有功功率功率不變時，提高功率因數(shù)，可以減小視在功率，從而提高電能的利用率。以上式的計(jì)算結(jié)果還可以得出，設(shè)備功率因數(shù)降低，在線路輸送同樣有功功率時，線路中就會流過更多的電流，使線路中的有功功率損耗增加，功率因素提高后，可以減少輸送電流，減少設(shè)備的成本，提高設(shè)備資源的利用率，減少資源的浪費(fèi)。5.3降低了線路壓降由于線路傳送電流小了，系統(tǒng)的線路電壓損失相應(yīng)減小，有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，有利于大電機(jī)起動。5.4降低了系統(tǒng)能耗功率因數(shù)的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。6結(jié)論提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)對社會有著重大的意義。功率因數(shù)提高，在有功功率不變的情況下，視在減小，無功功率也減小，這樣增加了電能的利用率。如今，功率因數(shù)的提高原理在電力系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，它的應(yīng)用，不僅給用戶帶來了顯著地經(jīng)濟(jì)效益，還降低了電網(wǎng)企業(yè)的網(wǎng)損，具有節(jié)能的作用。參考文獻(xiàn)：[1]張劍飛提高企業(yè)供用電功率因數(shù)的方法和意義[J]煤炭技術(shù)第26卷第9期.[2]陸安定等功率因數(shù)與無功補(bǔ)償[M]上海：上?？茖W(xué)普及出版社，2004。[3]王鵬濤探討功率因數(shù)及功率因數(shù)的提高[J]科技信息機(jī)械與電子2010年第九期.[4]邱關(guān)源．電路(上)[M]．北京：高等教育出版社，1998.[5]秦曾皇．電工學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，1999.[6]陳文光，張少農(nóng)．功率因數(shù)的概念及測試方法探討[J]．電氣電子教學(xué)報(bào)，1973，24(5).[7]李月玲，何毓敏功率因數(shù)提高的研究[J]吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)第21卷第4期2004年12月.[8]康裕榮康向東《提高功率