谈低压配电网功率因数对供电企业影响

蔡建明　舒东阳

摘要：在我国现阶段的供电企业供电中，配电网功率因数是影响供电企业送电能力与效率等的重要因素，如果配电网功率因数过低，就会导致输电线路的电能损失，还会影响电源设备的正常使用，不利于用户的电力使用，还会增加用户的电费支出，不利于供电企业的长远发展。本文对低功率因数对供电企业的影响进行论述，并针对配电网功率因数分析影响供电企业配电网功率因数的因素，以无功补偿为基础提出几点解决这一问题的具体措施，旨在提升供电企业的配电网功率因数。

关键词：低压；配电网；功率因数；供电企业

一、低功率因数对电力系统的危害

（一）增加输电线路的电能损失

当负载的功率因数小于1时，即电流和电压之间存在相位差时，电流可以被分成两个分量，一个是与电压具有相同相位的有源元件，而另一个是与电压具有90°相位差的电抗元件。

由于功能传输是通过有功电流来实现的，因此在电源和负载之间交换的能量通过无功电流来实现。当电压和有功功率恒定时，电流的有功分量在不同的功率因数cosφ下是不变的，无功分量随功率因数的变化而变化。功率因数越低，能量交换越大。

当负载接收到来自电源的相同有功功率时，传输线的负载电流与负载功率因数成反比。在传输线路参数不变的情况下，线路总阻抗不变，线路功率不变，损耗与负载电流平方成正比。因此，输电线路上的电能损失也就同负载功率因数的平方成反比，既负载功率因数越小，线路的功率损失越大。

（二）使电源设备不能充分利用

发电机和变压器的额定容量根据额定电压和额定电流设计。额定电压和额定电流以及产品。它表示电机的额定容量在数值上等于允许发出的最大平均功率。

当负载的功率因数小于1时，电压发电机的电流不允许超过额定值。显然，此时发电机的有功功率越小，无功功率越大，无功功率越大，电路与电源之间的能量交换规模越大，发电机组的使用效率越低。同时，与发电机一起使用的原动机和变压器不能充分利用。

（三）使线路电压降增大，降低电能质量

当功率因数越低，输电线上输送的电流就越大，在线路上产生的电压降也就越大，电能质量降低，满足不了用户对电能质量的要求。为了提高电压，在电力系统中必须装设调压设备，如带电负荷调压器等。

（四）增加用户的电费支出

从用户的角度，供用电规则规定，变压器容量在100kVA及以上的电力用户将执行功率因数调整电费。用户的负载功率因数越低，供电部门收取的功率因数调整电费越多，这样就大大的增加了用户的电费支出，从而增加了用户产品的生产成本。

二、影响功率因数的主要因素

（一）电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

大量的感应设备，如异步电机、感应炉和交流焊机是无功功率的主要消费者。据有关统计，在工矿企业消耗的全部无功消耗中，异步电动机的无功消耗量占60%-70%；而异步电动机卸载时消耗的无功功率占电动机总无功功率的60%-70%。因此，为了提高异步电动机的功率因数，必须防止电动机怠速运转，尽可能提高负载率。电力变压器消耗的无功功率一般为其额定容量的10%-15%左右，其无功无功功率约为满负荷的1/3。因此，为了提高电力系统和企业的功率因数，变压器不应长期怠速运转或处于低负荷状态。

（二）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响

当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。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动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响

以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。

三、低压网的无功补偿

（一）无功补偿的方法

一般来说，随机补偿、随器补偿以及跟踪补偿是低压无功补偿的主要方法。

1、随机补偿

根据电力设备对无功功率的需求，电气设备与多个低压电容器组并联，共用一组断路器的方法称为随机补偿。主要补偿励磁和无功功率/随机补偿可以很好地限制农网无功峰值负荷。该方法适用于补偿连续运行和大容量无功功率消耗，例如：异步电动机。采用随机补偿方式，当功率设备停止运行，补偿装置也将退出，不仅不会被动反转，而且不需要多次调整容量。随机补偿具有投资少、安装方便、维护简单、事故率低的优点。

2、随器补偿

低压电容器连接配电变压器次级侧、空载无功功率无功补偿补偿方法称为后续补偿。配电变压器的无功功率负荷主要为空载励磁和无功功率，农网无功负荷的主要部分为配电变压器的空载无功功率。轻负载配电变压器的损耗较大，不仅增加了电费，单价也会影响同一电网的相同电价。后继补偿是无功补偿中常用的方法之一。跟随者补偿具有接线简单、空载无功功率有效补偿、当场无功平衡等优点。它不仅提高了配电变压器的利用率，而且大大降低了无功损耗，其经济效果非常显着。

3、跟踪补偿。

使用无功功率补偿装置作为控制装置，为大用户补偿电容器组的方法称为跟踪补偿。该方法适用于100KVA以上的配电变压器用户，可以采用跟踪补偿代替随机补偿和从机补偿，补偿效果良好。跟踪补偿方法具有操作灵活、维护工作量小的优点。同时，比随机补偿和后续补偿更可靠。跟踪补偿的缺点是设备复杂、初期投资大。

（二）采用合适的措施提高自然功率因數

沒有必要投资任何设备。仅使用管理或技术方法来减少电力设备的无功功率的方法被称为增加自然功率因数。这是一种提高功率因数的非常经济的方法。

1、使用合理的电机

选择电机时，不仅要注意电机的机械特性，同时要注意到电动机的电气规格。选择合适的电动机以高负载率运行。

2、确保异步电动机维修的质量

异步电动机定子气隙的变化有对其无功功率影响很大。因此，为防止功率因数下降，在检查时不要增加电机气隙。

3、采用同步或异步电动机同步运行补偿

为了使同步电动机向电网提供无功功率，可以通过调整电动机的励磁电流使其处于过激状态来实现。这样既可以减少电网输送的无功功率，还可以提高功率因数。

4、选择合适变雎器容量来提高运行效益

为了使负载率提高到最佳值，采取撤、换、并、停等方法改造负载率低的变压器，从而达到改善自然功率因数的目的。

（三）功率因数的人工补偿？

功率因数是工厂电气设备使用状况的重要指标，也是确保电网安全经济运行的重要指标。仅靠提高自然功率因数，供电公司已不能满足工厂的功率因数要求。工厂本身也需要安装补偿装置来手动补偿功率因数。静电电容补偿和动态无功补偿用于电气设备的手动补偿。

四、 结语

总而言之，在我国现阶段供电企业的发展中，配电网功率是影响其供电能力与效率发热重要影响因素，低配电网功率无疑是不利于工厂的资源消耗与供电输出功率的，对于电源设备的使用以及用户的电费支出都具有消极的影响。因此，为解决这一问题，应采取合理的措施提升电网功率因数。

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