功率因数的提高原理在电力系统中的应用

功率因数的提高原理在电力系统中的应用功率因数的提高原理在电力系统中的应用摘要电力系统功率因数的高低直接影响了能源的利用效率，因此必须提高供电系统中各部分的功率因数，增加其电能的使用效率。文中简要说明了电网功率因数低带来的影响，介绍了提高功率因数的主要方法，并对并联电容无功补偿进行了详细的分析，得出了补偿电容容量的计算方法。最后，概述了提高功率因数所带来的经济效益和社会效益。关键词：电力系统功率因数提高TheImprovementTheoryofPowerFactorandItsApplicationInPowerSystemsAbstractThepowerfactorofPowersystemhaveadirectlyinfluenceontheutilizationefficiencyofenergy,sowemustimprovethethepowerfactorofpowersupplysystems,toincreasetheefficiencyintheuseofelectricity.Thispaperbrieflydescribesthepowerfactoroflowimpact,anddescribesthemainmethodtoimprovethepowerfactor,andtheparallelcapacitorreactivepowercompensationisanalyzedindetail,thenfindoutthecompensationcapacitorcapacitycalculationmethod.Finally,thispapergiveanoverviewofimprovingpowerfactorbringseconomicbenefitsandsocialbenefits.Keywords：PowersystemPowerfactorImprove引言功率因数的大小，是负荷的性质和有功功率在视在功率中的比例决定的。在供电系统中，大多数用电设备都具有电感特性，这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率，还需吸收无功功率。根据有功功率=视在功率×功率因数。可知在一定的额定电压和额定电流下，功率因数越高，有功功率所占的比重越大。电路中的功率因数在0到1之间变化，根据《全国供用电规则》的规定一般工业用户的功率因数在0．85—0．9以上，凡功率因数不能达到指标的用户．供电企业可终止或限制供电。1功率因数低带来的影响1．1电源设备得不到充分利用一般交流电源设备都是根据额定电压和额定电流来进行设计、制造和使用的。根据它能提供给负载的有功功率P=UIcosα可知若功率因数低，则电源供给负载的有功功率也低，这样电源设备的潜力得不到充分利用。1．2增大电力电网中输电线路损耗和线路压降当输电线输送功率一定时。线路中电流与功率因数成反比．当功率因数降低时，电流增大，输电线上的功率损耗为：P=I2R，线路压降U=RI，。由此可知，设备的功率因数低，必然要在输电线路中流过更大的电流，使输电线路上有功功率损耗增大。而且引起用电设备两端的电压下降，这会严重影响用电设备的正常运行．尤其在用电高峰，功率因数过低，会出现大面积地区的电压偏低，势必2提高功率因数的意义提高功率因数可以使发电机尽量多出有功功率．最大程度利用发电机的容量，充分利用电力系统内各发电变电设备的容量，增加其输电能力。而且提高功率因数可以降低输电线路的功率损失和电压损失，提高企业用电设备的利用率和工作效率，为企业本身节约电能，降低生产成本，减少电费支出。3提高功率因数的主要方法供电系统功率因数低主要是由于负载叠用或使用不当，以及大量用电设备属于感性负载。提高功率因数的方法主要有两种:一是改善自然功率因数，减少用电设备对无用功的需要，二是采用无功补偿，在用电设备处设置能够提供无功电力的设备，使无功功率就地得到补偿。4并联电容法无工补偿主要有并联电容、串联电容、串联电阻、静止补偿器等方法，以下仅对并联电容法进行探讨。并联电容法是无功补偿中常用的的一类，并联电容后，原负载的电压和电流不变，吸收的有功功率和无功功率不变，即：负载的工作状态不变，但电路的功率因数提高了。图（1）图（2）由上图可知，在并联电容之前端口电流的有功分量为I，有功功率为P=UI=UIL其中φ为并联电容之前的功率因数角，并联电容之后，电流的有功分量不变，而端口电流的无功分量却因并联电容而减小。由于并联电容之后无功功率减小，从而达到了提高功率因数的目的，从相量图也可以看出，由于并联电容的增加，电路中的总电流的绝对值也减小了。并联电容的确定：图（3）IC=ILsinφ将I=PUcosφ2,IC=ωCU=PU(tgφ1C=PωU2(tgφ补偿的分类:补偿分为欠补偿、全补偿、过补偿三类。一般情况下，电力系统中的功率因数补偿到0.95即可，即欠补偿。全补偿电力系统不要求，因为全补偿电容设备投资增加,经济效果不明显。在进行人工补偿时，应防止无功的过补偿。过补偿不仅增加国家投资，而且还降低补偿的经济效益和恶化电压质量，给电网和用户带来危害。因此，采用人工补偿的用户，必须做到随负荷变化进行调整，最好装设按负荷、电压或功率因数变化而自动投切的装置，以防止过补偿引起的的无功倒送，及因此带来的损失增加、电压升高等危险。5功率因数提高原理在电力系统中应用产生的的社会意义和经济意义用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。提高功率因数不仅能提高线路或设备输送有功功率的能力，减小发供电设备的装机容量和投资，降低产品成本，而且能提高线路电压，减少电压损失，降低电压波动，有效改善电能质量，从而达到节能降损的目的。5.1改善功率因数，对于用户来说相当于减少了应缴电费根据国家物价局颁布的《功率因数调整电费办法》规定3种功率因数标准值，相应减少电费：高压供电的用电单位，功率因数在0．9以上；低压供电的用电单位，功率因数在0．85以上；低压供电的农业用户，功率因数在O．8以上。对用户来说，由于供电单位对用户实行按功率因数调整电费的办法，当功因数高于其规定标准的，供电部门给予奖励，减收电费；低于规定标准的予以罚款，加收电费。一般来说，补偿后的功率因数以分别不超出0．95、0．94、0．92为宜，因为超过此值，电费并没有减少，相反初次设备增加，是不经济的。5.2提高电能的利用率下面以图（1）电路为例来分析：已知电路中f=50Hz,U=220V,P=10kW,cosj1=0.6，使功率因数提高到0.9。则当未并联电容，功率因数为0.6时，电路中的总电流为：I=IL=PUcosφ并联电容后，功率因数为0.9，电路中的总电流为：I=PUcosφ2由视在功率P=UI知：当电路有功功率功率不变时，提高功率因数，可以减小视在功率，从而提高电能的利用率。以上式的计算结果还可以得出，设备功率因数降低，在线路输送同样有功功率时，线路中就会流过更多的电流，使线路中的有功功率损耗增加，功率因素提高后，可以减少输送电流，减少设备的成本，提高设备资源的利用率，减少资源的浪费。5.3降低了线路压降由于线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定，有利于大电机起动。5.4降低了系统能耗功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。6结论提高电力系统功率因数对社会有着重大的意义。功率因数提高，在有功功率不变的情况下，视在减小，无功功率也减小，这样增加了电能的利用率。如今，功率因数的提高原理在电力系统中有着广泛的应用，它的应用，不仅给用户带来了显著地经济效益，还降低了电网企业的网损，具有节能的作用。参考文献：[1]张剑飞提高企业供用电功率因数的方法和意义[J]煤炭技术第26卷第9期.[2]陆安定等功率因数与无功补偿[M]上海：上海科学普及出版社，2004。[3]王鹏涛探讨功率因数及功率因数的提高[J]科技信息机械与电子2010年第九期.[4]邱关源．电路(上)[M]．北京：高等教育出版社，1998.[5]秦曾皇．电工学[M]．北京：高等教育出版社，1999.[6]陈文光，张少农．功率因数的概念及测试方法探讨[J]．电气电子教学报，1973，24(5).[7]李月玲，何毓敏功率因数提高的研究[J]吉林化工学院学报第21卷第4期2004年12月.[8]康裕荣康向东《提高功率