功率因数大全11篇

功率因数篇（1）

0 引言

功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。

1 有功功率和无功功率

企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。

2 功率因数

功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°；当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。

3 有功功率和无功功率的三角关系

上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负何的无功吸收？

4 提高功率因数的意义

由上述3可以看出，要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。那就要提高用电设备的功率因数。当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：①系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；②由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；③因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；④对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；⑤由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。所以，我们必须提高供电系统的功率因数。

5 提高功率因数和无功补偿

企业的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加就地补偿电容，不但可以使线路及配电装置的输送电流减小，而且还可以减少有功损耗，减少初期的投资容量。下面给出异步电动机的无功补偿计算公式，以供大家参考：

设补偿前电动机的无功功率为Q1，补偿电容器后的无功功率为Q2，则补偿电容器的无功功率为:

Qc=Q1-Q2=P1(tanφ1-tanφ2)=

式中：P1、P2为电动机运行时输入/输出的有功功率，η为电动机运行时的效率，φ1、φ2为电容器补偿前后的功率因数角。

补偿前的功率因数：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe为电动机额定负载时的功率因数，可从产品目录中查得，k为电机定子电流负载率，k=I1/Ie，其中I1为电机运行时的实测定子电流（A），Ie为电机的额定电流（A）。

补偿后的功率因数一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不经济，确定了所需补偿的无功功率Qc之后，那么补偿电容量C=

式中：f为电源频率（Hz），Ue为电机额定电压（V），Qc为电容补偿的无功功率（Var）。

注意：个别补偿的电容容量应根据电动机的功率、负载率及电网情况适当考虑，避免过补偿或欠补偿状态的出现。

6 补偿方式

工业企业中常用的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和单个补偿。企业电力系统的补偿方式的选择，要视企业的具体情况而定。比如：从无功就地平衡来说，单个补偿的效果最好（单个补偿应用于大容量、长期运行、无功功率需要较大的设备，或者输电线路较长的设备，不便于实现分组补偿的场合，这种方式可以减少配线电流，导线截面，配电设备的容量），不论采取什么样的补偿方式，补偿电容必须选择适当，而这一切都是为了提高电力系统的功率因数。

7结束语

根据功率因数进行的无功补偿可以有效的提高设备的利用效率，减小了企业的初期投资，对企业供用电的稳定性有着深远的意义。

功率因数篇（2）

我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率，有功功率和无功功率的几何之和（即平方和的均方根），它用来表示电气设备的容量。关系式：

视在功率的平方=有功功率的平方+无功功率的平方

用符号S表示，计算单位：伏安（VA）、千伏安（kVA）。

变压器的容量是用视在功率表示。

视在功率不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率。在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种: 一种是有功功率，一种是无功功率。

二、有功功率

有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

三、无功功率

无功功率是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外作功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。

用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。

无功功率对供电、用电产生一定的不良影响，第一，降低发电机有功功率的输出。第二，降低输、变电设备的供电能力。第三，造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。第四，造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。

从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。

四、功率因数

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻，又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：

式中：cosφ—功率因数；

P —有功功率，kW；

Q —无功功率，kVar；

S —视在功率，kVA；

U —用电设备的额定电压，V；

I —用电设备的运行电流，A。

功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。

1.自然功率因数

指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。

2.瞬时功率因数

指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。

3.加权平均功率因数

指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式为：

cosφ

五、提高功率因数的意义及方法

1.提高功率因数的意义

（1）提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作。

（2）可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosφ=0.5时的损耗是cosφ=1时的4倍。

（3）能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。

（4）可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。

（5）因发电机的发电容量的限定，故提高cosφ也就使发电机能多出有功功率。

提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置。

2.提高自然因数的方法

（1）选择合适的电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。

（2）对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。

（3）避免电机或设备空载运行。

（4）合理配置变压器，正确地选择其容量。

（5）采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿。

（6）调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。

3.人工补偿法

实际中可使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补尝无功，即：在感性负载上并联电容器。在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载于电源之间原有的能量交换。在交流电路中，纯电阻电路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电流滞后于电压90?，而纯电容的电流则超前于电压90?，电容中的电流与电感中的电流相差180?，能相互抵消。并联电容器的补偿方法又可分为：

（1）个别补偿。即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组，与用电设备同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。适合用于低压网络，优点是补尝效果好，缺点是电容器利用率低。

（2）分组补偿。即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线上。优点是电容器利用率较高，且补尝效果也较理想（比较折中）。

功率因数篇（3）

中图分类号：TN8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0364-01

一、提高功率因数的意义

改善企业用电的功率因数（即无功功率补偿）是企业节约电能的重要课题，因此应给予足够重视，并采取相应的技术措施以提高功率因数。由于企业采用大量的感应电动机和变压器等用电设备，通过磁场，变压器才能改变电压并且将能量送出去，电动机才能转动并带动机械负荷。全国供用电规则还规定了在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；其他100KVA（KW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电，功率因数为0.80以上。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电部门可拒绝供电。因此对无功功率进行补偿，提高企业用电的功率因数具有重要的意义。

提高功率因数对企业和电力系统的好处如下：

（1）提能够降低生产成本、减少投资、改善设备的利用率

1.1 功率因数可以表示成下述形式

越高，所需视在功率越小。而当有功负荷一定时，若功率因数值越大，可知无功负荷就越小，充分发挥了发、供电设备的生产能力，提高了经济效益。在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数相应减少无功功率的供给，则在同样设备的条件下，电力系统输出的有功功率可以增加。

（2）减少网络中的电压损失，提高供电质量

由于用户功率因数的提高，使网络中的电流减小，因此网络的电压损失减少，网络未端用电设备的电压质量提高。

二、提高功率因数的方法

功率因数等有功功率除以根号下有功功率的平方与无功功率的平方之和。当有功功率一定时，若减少无功功率便可以提高功率因数。交流用电设备、电动机、变压器等建立磁场需要激磁无功功率，同时还消耗漏磁无功功率。

（一）提高功率因数方法如下：

（1）选气隙小、磁阻小的电气设备，如选电动机时，若没有调速和启动条件限制，应尽量选择鼠笼型电动机。

（2）同容量下选择磁路体积小的电气设备。如高速开启式电动机，在同容量下，体积小于低速封闭式和隔爆型电动机。

（3）根据负荷选用相匹配的变压器。电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且与负荷率有关1若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次侧降低约3～5%；若变压器轻载运行，当负荷小于0.6时，一次侧功率因数就显著下降，下降达11～18%，所以电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济，一般应在60%～70%比较合适，为了充分利用设备和提高功率因数，电力变压器一般不宜作轻载运行。当电力变压器负荷率小于30%时，应当更换成容量较小的变压器。

（二）电气设备运行合理

（1）正确选用异步电动机的型号与容量。据有关资料介绍，我国中小型异步电动机的用电负荷约占电网总负荷的80%以上，几个主要电网中，电动机所耗能占整个工业用电量的60%～68%左右，因此做好电动机的降损节能具有十分重要的经济意义，正确选用异步电动机，使其额定容量与所带负载相配合，对于改善功率因数是十分重要的。在选型方面，要注意选用节能型，淘汰高能耗的电动机，并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求，选用不同的型号。电动机的效率η与功率因数cosφ是反映电动机经济运行水平的主要指标，都与负载率β有密切关系。GB/T12497-90 对三相异步电机三个运行区域规定如下：

当β

（2）合理调度安排生产工艺流程，限制电气设备空载运行。生产时间要躲开高峰时间，降低高峰用电量。

（3）提高维护检修质量，保证电气的电磁特性符合标准。

（4）进行技术改造，降低总的无功消耗。

三、人工补偿无功功率

企业为了使功率因数达到国家要求的规定值（0.90）以上，一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿，电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小等优点。

四、综上所述，提高功率因数必然对国家的能源利用、企业的经济效益起到促进作用，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的条件。应根据不同情况采取相应措施来提高功率因数，降低无功损耗，从而提高经济效益。

参考文献

功率因数篇（4）

近年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与日俱增。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时，会导致设备损坏、系统解列。此外，网络的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降、损耗增加。因此，解决好网络无功补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义.

1、无功补偿电容器概述

设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法之一，目前在国内外均得到广泛的应用。设置并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点。

并联电容器的容量是按正常供电情况设计的，为了留有发展余地，还有适当裕量。这样，当变电处于低谷负载时，电容器的补偿容量势必过大，出现过补偿的情况，母线电压升高，电容器的补偿容量与实际供电电压成正比，电压升高会使补偿容量进一步增大，反过来又会使电压再升高。电压升高会导致变压器、电动机、电容器等设备损耗增大，影响使用寿命。若变电所处于高峰负载，电压水平低于额定供电电压，则电容器提供的补偿容量下降，并使电压进一步下降，严重时会导致局部电压崩溃。为此，采用双级或多级自动补偿，根据运行情况的需要自动投切，适时地调节无功补偿容量。

电力网络除了要负担用电负荷的有功功率P，还要负担负荷的无功功率Q，有功功率P、无功功率Q和视在功率S之间存在下述关系：S=√P2+Q2，COSφ=P/S，被定义为电力网络的功率因数，其物理意义是线路的视在功率S，供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是，功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。

2、提高功率因数的意义

2.1改善设备的利用率：因为功率因数可以表示成下述形式

COSφ=P / S=P / √3UI，其中U是线电压（KV）I是线电流（A），可见，在一定的电压和电流下，提高COSφ，其输出的有功功率越大。因此，改善功率因数是充分发挥设备潜能，提高设备利用率的有效方法。提高电力网络的传输能力。视在功率与有功功率成下述关系P=SCOSφ，可见，在传送一定有功功率的条件下，COSφ越高，所需视在功率越小。

2.2可减少电压损失，即提高系统电压。因为电力网的电压损失可借用下式求出：U=（PR+QX）/U，可以看出，影响U的因素有四个：线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗X。如果采用容抗为XC的电容来补偿，则电压损失为U={PR+Q（X-XC）}/U，故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失U减小，改善了电压质量。

2.3减少线路损失（耗）。当线路通过电流I时，其有功损耗P=3I2R×10-3（KW）或P=3（P/UCOSφ）2×10-3=3P2R/U2COS2φ×10-3（KW），可见，线路有共损失P与COS2φ成反比，COSφ越高，P就越小。

3、无功补偿总容量的确定

3.1 对10KV线路无功补偿容量以提高功率因数来确定。电力网的最大负荷月的平均有功功率为P，补偿前的功率因数为COSφ1，补偿后的功率因数为COSφ2，则所需补偿容量可用下式计算：

QC=P（tgφ1-tgφ2）=p{√（1/ COS2φ1-1）- √（1/ COS2φ2-1）}

有时需要将COSφ1提高到大于COSφ2而小于COSφ3，则补偿容量应满足：

p{√（1/ COS2φ1-1）- √（1/ COS2φ2-1）}≤QC≤p{√（1/ COS2φ1-1）- √（1/ COS2φ3-1）}

3.2 对于低压线路，一般可按下式计算其补偿容量：

Qc=（20%～40%）Pn

式中 Qc――补偿容量（Kvar）

Pn――变压器的额定容量（KVA）

4、10kV线路无功补偿实例分析

以下对灵璧供电公司35kV渔沟变电所10kV梁集105线路进行实例分析：

4.1 10kV 梁集105线路功率因数现状分析：

通过时间、功率因数及电量对比我们可得知：渔沟105线路无功量严重不足，如采取定补将产生过补偿，我们根据该线路负荷、电流等参数决定采用智能型10kV线路无功补偿柜。

在确定好对策方案后，我们于2010年9月10日对渔沟变电站10kV梁集105线路进行智能型无功补偿电容器选定及安装工作。

4.2、智能型无功补偿电容器选定：

经多次研讨，选定XBZW-10型高压无功自动补偿装置，该装置单元化设计、单件元件体积小、重量轻，便于搬运运输；各部件之间采用带航空插头电缆连接，简单方便且便于维护。

该装置能根据线路电压、无功功率、功率因数等综合判断依据依次投切电容器，从而达到动态、自动、精细补偿线路无功的目的。

4.3、智能型无功补偿电容器安装、调试、投运：

4.3.1、安装位置的确定

根据以上线路负荷图所示可知，梁集105线路全长14.97KM， 所带配变总容量约9560kVA。（29#杆与129#杆之间为两线路并杆走线，129#杆后分为两条10kV线路）其中：

主干线142#杆后所带配变总容量共约4500kVA，约占配变总容量的47%；

主干线129#杆往娄圩支线所带配变总容量共计约1930kVA，约占配变总容量的20%；

主干线76#杆往韩庄支线方向所带配变总容量共计790kVA， 约占配变总容量的8%

主干线29#杆往马集支线、上渡家支线所带配变总容量共计约650kVA，约占配变总容量的7%。

由此可见，本线路负荷主要集中在中后部几个大分支上，特别是末端，特别适合安装线路高压无功自动补偿装置，以降低整条线路损失，提高线路整体功率因数，提升末端电压。

本方案为此线路共设计补偿总容量1100kvar，根据负荷比例分配如下：

（1）142#杆后主干线上安装一套50（定）+200（动）+200（动）kvar补偿装置补偿末端占总线路近半数的无功负荷需求，降低大部分线损；

（2）129#杆后往娄圩方向支线上安装一套50（定）+100（动）+200（动）kvar补偿装置，补偿此大负荷支线；

（3）76#杆往韩庄方向支线上安装一套50（定）+100（动）kvar补偿装置，补偿韩庄支线所需无功缺口。

（4）主干线29#杆往马集方向支线上安装一套50（定）+100（动）kvar补偿装置，补偿马集支线所需无功缺口。

这样，我们在此线路上共用4套高压无功补偿装置，其中两套为一级定补两级动补模式，两套为一级定补一级动补模式，共投入定补200kvar，动补900kvar.既考虑到了固定的无功负荷缺口，又考虑到了动态变化的负荷波动，通过两级、三级补偿多种电容组合模式使线路上的无功负荷得到最大程度的补偿，以确保线路的节能效果达到最优化，为打造优质配电线路奠定坚实的基础。

4.3.2、安装容量的确定

4.4 效果检查及取得效益

无功补偿对输配电网的降损节能、实现经济供电和提高供电企业的经济效益有着极为重要的作用：

4.4.1、减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗都较大，安装无功补偿装置提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用户端的电力损失。

4.4.2、改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。

4.4.3、延长设备寿命，改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等设备和线路的负荷容量降低，并因此降低温升从而延长寿命（温度每降低10℃，寿命可延长1倍）。

4.4.4、满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因为功率因数过低而产生的罚款。

以下就以补偿后可降低电能损耗做出分析：

渔沟变电站梁集105线路2010年前八个月总有功电量为7352320kWh，可估算出全年总有功电量为7352320/8*12=11028480 kWh补偿前平均力率COSΦ1为0.83，补偿后力率COSΦ2为0.99；

按补偿前平均线损8%计算，δP%=（1-COS2Φ1/ COS2Φ2）×100%=30.70%

式中：COSΦ1为补偿前的平均功率因数，此处为0.83

COSΦ2为补偿后的平均功率因数，此处为0.99

即补偿后可降低电能损耗百分比：δP%=30.70%

经计算，线损率可减少0.08*0.307=2.456个百分点，全年减少有功电量为：

11028480kWh×2.456%=270859kWh

每度电0.55元计算，该设备安装后，渔沟变电站梁集105线路每年仅降损一项约有148972元左右的经济效益。

4.4.5、效果检查：

2010年9-12月电量、线损、功率因数实际值：

从表中可以看出，渔沟变电站梁集105线路自安装智能型无功补偿装置后功率因数及线损已达到预期目标值。

综上所述，无功补偿技术是提高电网功率因数及供电能力、减少电压损失和降低网损的一种有效措施。智能型无功补偿电容器具有无功补偿原理简单、安装方便、投资小，有功损耗小，运行维护简便、安全可靠等优点。因此，在当前随着电力负荷的增加，要想提高电网系统的利用率，稳定线路功率因数，通过采用补偿电容器进行合理的补偿，是能够提高供电质量并取得明显的经济效益的。■

功率因数篇（5）

随着现代工业的发展，人们对电能的需求量越来越大，对电能质量的要求也越来越高。目前电力网中的电力负荷如感应式异步电动机、变压器等，大部分属于感性负载，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率，使电网的功率因数降低。为了对电力负荷设备进行更好的监测，针对具体情况采取相应的措施，有必要对电网的功率因数进行检测。在三相电网的功率因数测量中，一般假设电网是三相平衡的，此时任意一相的功率因数就相当于三相系统的功率因数。由于测量单相功率因数需要中性点（如果采用三相四线制），在某些应用场合有很大的不便，因此本文提出了通过采样三相中一相的电流以及另外两相的线电压之间的相位差来得到三相系统的功率因数的检测方法。

由于利用该方法测量功率因数的接线方式有12种，每种接线方式的相位关系又不一样，所以功率因数的计算以及超前滞后的判断方法也有些差别。因此如何使功率因数的检测与接线方式无关将成为一个重点。由于相关文献较少，因此对与接线无关的三相功率因数检测方法进行研究有着重要意义。

本文利用电网三相电压、电流间的相位角关系，通过直接检测相电流相邻的方波信号上升沿的时间差以及相电流和线电压的相邻的两个方波的上升沿的时间差，来确定功率因数以及功率因数的超前滞后情况，从而得到了一种与接线无关的三相功率因数检测方法。

1工作原理

设三相的电压分别为Ua、Ub、Uc，电流分别为Ia、Ib、Ic，假设电网三相平衡，则它们的表达式如下：

Ua＝UmSinωt

Ub＝UmSin(ωt－120°)

Uc＝UmSin(ωt＋120°)

Ia＝ImSin(ωt－φ）

Ib＝ImSin（ωt－φ－120°）

Ic＝ImSin（ωt－φ＋120°）

式中，Um表示每相电压幅值，Im表示每相电流幅值，ω表示角频率，表示相电流滞后相电压的相角（功率因数角）。由此可以得到：

其中，－Ia表示负A相电流，－Ib表示负B相电流，－Ic表示负C相电流。可见，采用其中一相的相电流和另外两相的线电压之间的相位差来测量功率因数的接线方式有12种，分别为：Ia，Ubc；Ia，Ucb；Ib，Uca；Ib，Uac；Ic，Uab；Ic，Uba；－Ia，Ubc；－Ia，Ucb；－Ib，Uca；－Ib，Uac；－Ic，Uab；－Ic，Uba。下面以Ia，UbcI型接线和Ia，UcbII型接线两种接线方式来讨论的计算。

1．1I型接线φ的计算

设α为Ubc滞后Ia的相角，由于Ia滞后Ua的相角为φ，而Ubc滞后Ua的相角为90°，所以有α＝90°－φ。针对三种负载情况，α表达式如下：

在电路设计中，若把A相相电流和Ubc线电压的采样信号放大后，再进行上升沿过零触发，即可得到反映相位的方波信号。针对纯阻性负载、容性负载和感性负载，经过上升沿过零触发后可得到相电流和线电压的方波信号，从而得到如图1（a）所示的一组波形，从上到下分别为相电流与线电压的正弦波、上升沿过零触发后的方波、纯阻性负载电流与电压上升沿时间差、容性负载电流与电压上升沿时间差(图中取φ＝－45°)、感性负载电流与电压上升沿时间差(图中取φ＝45°)。τ为相电流与线电压的上升沿的时间差，τ的宽度随φ的变化而变化。

图1A相相电流与线电压波形图

设T为正弦波的周期，则τ和T满足下面的表达式：

显然，α＝（τ／T）×360°。根据α与的关系，可以得到：

因此，针对A相电流Ia和线电压Ubc的接线方式，超前滞后的判断和相位角的绝对值｜｜的计算表达式如下：

T／4＜τ≤T／2，超前；

0≤τ＜T／4，滞后；

｜φ｜＝｜（τ／T）×360°－90°｜（1）

1．2II型接线的计算

设α为Ucb滞后Ia的相角，由于Ia滞后Ua的相角为，而Ucb滞后Ua的相角为270°，所以α＝270°－。针对三种负载情况，有如下表达式：

同理，按照Ia、Ubc的分析方法，可以得到如图1（b）所示的一组波形。此时τ和T满足下面表达式：

显然，α＝（τ／T）×360°。根据α与角的关系，可以得到：

因此，针对A相电流Ia和线电压Ucb的接线方式，超前滞后的判断和相位角的绝对值｜｜的计算表达式如下：

3T／4＜τ≤T，超前；

T／2≤τ＜3T／4，滞后；

｜｜＝｜τ／T×360°－270°｜（2）

1．3与接线无关的功率因数测量原理

采用同样的分析方法，可以发现－Ia，Ucb；Ib，Uca；－Ib，Uac；Ic，Uab；－Ic，Uba等五种接线方式的相对位置的波形图与Ia，Ubc接线方式的一样，其的计算同式（1）；而－Ia，Ubc；Ib，Uac；－Ib，Uca；Ic，Uba；－Ic，Uab等五种接线方式的相对位置的波形图与Ia，Ucb接线方式的一样，其的计算同式（2）。

因此，直接检测相电流的两个相邻的方波信号上升沿的时间差，即可得到周期T；检测相电流线电压的相邻的两个上升沿过零触发方波的上升沿的时间差，即可得到时间τ；根据τ落在周期T的范围可确定接线方式是属于I型还是II型，然后参照相应的计算公式可以很容易算出相位角以及超前滞后情况，从而得到三相系统的功率因数，这样就可以做到功率因数的检测与具体的三相接线方式无关。

2信号的获取

由与接线无关的三相功率因数测量方法的工作原理可知，获取三相电网中一相的相电流和另外两相的线电压信号是本测量方法实现的一个重点。下面简述该测量方法的信号获取过程。

功率因数篇（6）

关键词：功率因数，研究。

（一）提高功率因数对矿山企业和电力系统的好处如下：

1、提高电力系统供电能力

在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数，相应减少无功功率的供给，则在同样设备条件下，电力系统输出的有功率可以增加，增大了电力系统的供电能力。

2.降低输电线路中的功率损耗

当线路额定电压Un和输送的有功功率P均保持恒定时，则网路中的功率损耗与功率因数的平方成反比。

3.减少电能传输过程中的电压损失，提高供电质量

由于用户功率因数的提高，使网路中的电流减少。因此，网路的电压损失减少，网路末端用电设备的电压质量提高。

4.降低电能成本

由于从发电厂发出的电能有一定的总成本，提高功率因数可减少网路和变压器中的电能损耗，在发电设备容量不变的情况下，供给用户的电能就相应增多了，每度电的总成本就会降低。

由上述原因可知，提高用户功率因数对充分利用现有的输电、配电及电源设备，保证供电质量，减少电能损失，降低产品的成本，提高经济效益具有重大意义。所以，我国电力部门实行电力奖惩制度。对于功率因数高于0.9的给予奖励，对于功率因数低于0.9的进行处罚。

（二）提高功率因数的方法

当有功功率户一定时，减少无功功率便能提高功率因数。交流用电设备、电动机、变压器等建立磁场需要激磁无功功率Q1，同时还消耗漏磁无功功率Q2。其所需要的无功功率为

Q=Q1+Q2

其中

式中 Φm——交流磁通最大值，Wb；

Bm——磁感应强度最大值，T；

f———交流电的频率，Hz；

Rμ——磁路的磁阻，1/H；

μ——磁路的磁导率，H/m；

V——磁路的体积，m3；

U——激磁电压，V；

I——负荷电流，A；

X2———漏磁感抗，Ω；

K、K'、K"——常数。

由式（2—39）和式（2—40）可知，提高功率因数的方法如下：

1.正确选择电气设备

（1）选气隙小、磁阻Rμ小的电气设备。如选电动机时，若没有调速和启动条件的限制，则应尽量选择鼠笼式电动机。

（2）同容量下选择磁路体积小的电气设备。如高速开启式电机，在同容量下，体积小于低速封闭式和隔爆型电机。

（3）不需要调速、持续运行的大容量电机，如主要通风机等，有条件时可选择同步电动机，使其过激磁运行，提供超前无功功率进行补偿，使电网总的无功功率减小。

2.电气设备运行合理

（1）消除严重欠载运行的电机和变压器。对于负荷小于40%额定功率的感应电动机，在能满足启动、工作稳定性等要求条件下，应以小容量电机更换或将原为三角形接法的绕组改为星形接，降低激磁电压。对于变压器，当其平均负荷小于额定容量的30%时，应更换变压器或调整负荷。

（2）合理调度安排生产工艺流程，限制电气设备空载运行。

（3）提高维护检修质量，保证电机的电磁特性符合标准。

3.人工补偿无功功率

矿山企业为了使功率因数达到规定值以上，一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿。电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小等优点。

电容器的缺点是当通风不良或因电网高次谐波造成电容器过负荷使运行温度过高时，易出现外壳鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火灾。因此，规定电容器组应独立设室。

若补偿前功率因数为 ， 补偿后提高到 ，如图2—6所示，则补偿所用的电力电容器容量应为

式中 Pav——全矿有功平均负荷，kW；

PcaΣ——全矿有功计算负茶，kW；

Kav——平均负荷系数，

上式是按全矿平均负荷计算的所需补偿电容量，过去也有按全矿最大负荷PcaΣ进行计算的。

如果按 PcaΣ计算所需补偿的无功功率Qc，则当P

在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压应与其接人电网的工作地点电压相适应。

因每台电容器的无功容量为Qcl=ωClU2，可知电容器的实际补偿量与其端电压的平方成正比，所以电容器（柜）的数量N可按下式确定：

式中Qcl——每个电容顺（柜）的容量，kvar；

U——电容器装设处的电网电压，kV；

UN.c——电容器的额定电压，kV。

每相所需电容器台数为

（三）电容器的补偿方式和连接方式

1.电容器的补偿方式

电容器的补偿方式有三种，即单独就地补偿方式、分散补偿方式和集中补偿方式。

（1）单独就地补偿方式。将电容器直接与用电设备并联，共用一套开关设备。这种补偿方式的特点是补偿效果最好，不但能减少高压电源线路和变压器的无功负荷，而且能减少干线和分支线的无功负荷。其缺点是电容器将随着用电设备—同工作和停止，所以利用率较低，投资大，管理不方便。这种补偿方式只适用于长期运行的大容量电气设备及所需无功补偿容量较大的负荷，或由较长线路供电的电气设备。

（2）分散补偿方式。将全部电容器分别安装于各配电用户的母线上，各处电压等级可能不同。这种补偿方式的优点是电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少高压电源线路和变压器中的无功负荷。其缺点是不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方便，初期投资较大。

功率因数篇（7）

功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。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。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电 企业 、特别是对现阶段全国性的一些改造后的 农村 电网来说，若能有效地搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其 社会 效益及 经济 效益都会是非常显著的。

一、影响功率因数的主要因素

首先我们来了解功率因数产生的主要原因。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有一定时，如减少无功功率p无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当p无=0时，则其功率因素=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。影响功率因素主要是下面几个方面。

       （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的。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份是它的空载无功功率，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，一般工厂的无功将增加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机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响

        我们知道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。

二、低压网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

1.  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机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。

2.  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，配变空载无功是农网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，不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是 目前 补偿无功最有效的手段之一。

3.  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以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的 经济 性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

三、采取适当措施，设法提高系统 自然 功率因数

提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿 企业 功率因数的 方法 ，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍。

1.  合理使用电动机（下转第122页）

（上接第199页）

合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确地合理地选择电动机的容量。

2.  提高异步电动机的检修质量

实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的 影响 。

3.  采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数

由电机原理知道，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。

4.  合理选择配变容量，改善配变的运行方式

        对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。

功率因数篇（8）

功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。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。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效地搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。

1 影响功率因数的主要因素

首先我们来了解功率因数产生的主要原因。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有一定时，如减少无功功率P无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当P无=0时，则其功率因素=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。影响功率因素主要是下面几个方面。

1.1 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的。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份是它的空载无功功率，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。

1.2 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，一般工厂的无功将增加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。

1.3 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

我们知道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。

2 低压网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

2.1 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机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。

2.2 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，配变空载无功是农网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，不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。

2.3 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以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

3 采取适当措施，设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍。

3.1 合理使用电动机

合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确地合理地选择电动机的容量。

3.2 提高异步电动机的检修质量

实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。

3.3 采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数

由电机原理知道，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。

3.4 合理选择配变容量，改善配变的运行方式

对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。

通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。

功率因数篇（9）

中图分类号:TM715文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)12-0093-02

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功率‌因数是供‌用电系统‌的一项重‌要技术经‌济指标,‌在电力系‌统中,随‌着变压器‌和交流电‌动机等电‌感性负载‌的广泛使‌用,电力‌系统的供‌配电设备‌中经常流‌动着大量‌的感性无‌功电流。‌这些无功‌电流占用‌大量的供‌配电设备‌容量,同‌时增加了‌线路输送‌电流,因‌而增加了‌馈电线路‌损耗,使‌电力设备‌得不到充‌分利用。‌用电设备‌在消耗有‌功功率的‌同时,还‌需大量的‌无功功率‌由电源送‌往负荷,‌功率因数‌反映的是‌用电设备‌在消耗一‌定的有功‌功率的同‌时所需的‌无功功率‌。作为解‌决问题的‌办法之一‌,就是采‌用无功功‌率补偿装‌置,使无‌功功率就‌地得到补‌偿,提高‌设备的利‌用效率。‌

在电力‌网的运行‌中,功率‌因数反映‌了电源输‌出的视在‌功率被有‌效利用的‌程度,我‌们希望的‌是功率因‌数越大越‌好。这样‌电路中的‌无功功率‌可以降到‌最小,视‌在功率将‌大部分用‌来供给有‌功功率,‌从而提高‌电能输送‌的功率。‌

‌一、影响‌功率因数‌的主要因‌素

电‌网中的电‌力负荷如‌电动机、‌变压器等‌,属于既‌有电阻又‌有电感的‌电感性负‌载。电感‌性负载的‌电压和电‌流的相量‌间存在着‌一个相位‌差,这个‌相位差(‌Φ)的余‌弦叫做功‌率因数,‌用符号c‌osΦ表‌示,在数‌值上功率‌因数是有‌功功率和‌视在功率‌的比值,‌即cos‌Φ=P/‌S。功率‌因数反映‌了电源输‌出的视在‌功率被有‌效利用的‌程度,我‌们希望的‌是功率因‌数越大越‌好。只有‌把电路中‌的无功功‌率降到最‌小,才能‌将视在功‌率大部分‌用来供给‌有功功率‌,改善供‌电效率。‌

许多用‌电设备均‌是根据电‌磁感应原‌理工作的‌,如配电‌变压器、‌电动机等‌,它们都‌是依靠建‌立交变磁‌场才能进‌行能量的‌转换和传‌递。为建‌立交变磁‌场和感应‌磁通而需‌要的电功‌率称为无‌功功率,‌因此,所‌谓的“无‌功”并不‌是“无用‌”的电功‌率,只不‌过它的功‌率并不转‌化为机械‌能、热能‌而已;因‌此在供用‌电系统中‌除了需要‌有功电源‌外,还需‌要无功电‌源,两者‌缺一不可‌。

大量‌的电感性‌设备,如‌异步电动‌机、感应‌电炉、交‌流电焊机‌等设备是‌无功功率‌的主要消‌耗者。据‌有关统‌计,在工‌矿企业所‌消耗的全‌部无功功‌率中,异‌步电动机‌的无功消‌耗占了6‌0%～7‌0%;而‌在异步电‌动机空载‌时所消耗‌的无功又‌占到电动‌机总无功‌消耗的6‌0%～7‌0%。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‌器消耗的‌无功功率‌一般约为‌其额定容‌量的10‌%~15‌%,

它的‌空载无功‌功率约为‌满载时的‌1/3。‌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‌行或长期‌处于低负‌载运行状‌态。

‌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‌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‌。

二、‌无功功率‌与无功补‌偿

(一)无功‌功率的产生‌

在具有‌电感或电‌容的电路‌中,在每‌半个周期‌内,电感‌(或电容‌)把电源‌能量变成‌磁场(或‌电场)能‌量贮存起‌来,然后‌再把贮存‌的磁场(‌或电场)‌能量释放‌返回给电‌源。这种‌情况下只‌是进行能‌量的交换‌,并没有‌真正消耗‌能量,我‌们把这个‌交换的功‌率值称为‌无功功率‌。正因为‌如此,无‌功功率比‌较抽象,‌它在电路‌中来回流‌动。尽管‌无功功率‌说明一个‌元件的平‌均功率为‌零,但它‌代表了在‌电感或电‌容中储存‌及释放磁‌场能量或‌电场能量‌所需要的‌真实功率‌。在电力网‌中,在电‌源、电感‌元件和电‌容元件之‌间发生能‌量的交换‌。与无功‌功率相关‌的能量是‌储存的电‌感性及电‌容性能量‌之和。 ‌

无功功‌率决不是‌无用功率‌,它的用‌处很大。‌电动机需‌要建立和‌维持旋转‌磁场,使‌转子转动‌,从而带‌动机械运‌动,电动‌机的转子‌磁场就是‌靠从电源‌取得无功‌功率建立‌的。变压‌器也同样‌需要无功‌功率,才‌能使变压‌器的一次‌线圈产生‌磁场,在‌二次线圈‌感应出电‌压。因此‌,没有无‌功功率,‌电动机就‌不会转动‌,变压器‌也不能变‌压,交流‌接触器不‌会吸合。‌

(二)‌无功功率‌的危害

‌无功功率‌的增加,‌会导致电‌流增大和‌视在功率‌增加,从‌而使发电‌机、变压‌器及其他‌电气设备‌容量和导‌线容量增‌加,也降‌低了发电‌机的有功‌功率的输‌出,降低‌了输变电‌设备的供‌电能力。‌无功功率‌的增加,‌使总电流‌增大,因‌而使设备‌及线路的‌损耗增加‌,这是显‌而易见的‌。无功功‌率的增加‌,使线路‌及变压器‌的电压降‌增大,如‌果是冲击‌性无功功‌率负载,‌还会使电‌压产生剧‌烈波动,‌使供电质‌量严重降‌低。

‌无功‌功率还造‌成了低功‌率因数运‌行和电压‌下降,使‌电气设备‌容量得不‌到充分发‌挥。所以‌我们要尽‌量减小无‌功功率的‌影响:(‌1)大量‌的电感性‌设备,如‌异步电动‌机、感应‌电炉、交‌流电焊机‌等设备是‌无功功率‌的主要消‌耗者。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;‌(2)变‌压器消耗‌的无功功‌率一般约‌为其额定‌容量的1‌0%～1‌5%,它‌的空载无‌功功率约‌为满载时‌的1/3‌。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‌期处于低‌负载运行‌状态;(‌3)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10‌%时,由‌于磁路饱‌和的影响‌,无功功‌率将增长‌得很快,‌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)无‌功补偿

‌1.补偿原‌理。设‌补偿后无‌功功率为‌Qc,使‌电源输送‌的无功功‌率减少为‌Q’=Q‌-Qc,‌功率因数‌由cos‌Φ提高到‌cosΦ‌’,视在‌功率S减‌少到S’‌,视在功‌率的减小‌可相应减‌小供电线‌路的截面‌和变压器‌的容量,‌降低供用‌电设备的‌投资。

‌可知,采‌用无功补‌偿措施后‌,因为通‌过电力网‌无功功率‌的减少,‌降低了电‌力网中的‌电压损耗‌,提高了‌用户的电‌压质量。‌由于越靠‌近线路末‌端,线路‌的电抗X‌越大,因‌此越靠近‌线路末端‌装设无功‌补偿装置‌效果越好‌。

2.‌补偿的作‌用。(‌1)提高‌电网及负‌载的功率‌因数,降‌低设备所‌需容量,‌减少不必‌要的损耗‌;(‌2)稳定‌电网电压‌,提高电‌网质量,‌而在长距‌离输电线‌路中安装‌合适的无‌功补偿装‌置可提高‌系统的稳‌定性及输‌电能力;(3‌)在三相‌负载不平‌衡的场合‌,可对三‌相视在功‌率起到平‌衡作用。‌

三、‌功率因数‌与功率效‌率关系

‌(一)提‌高功率因‌数及相应‌地减少电‌费

根‌据国家颁‌布的“功‌率因数调‌整电费办‌法”规定‌三种功率‌因数标准‌值,相应‌减少电费‌:(‌1)高压‌供电的用‌电单位,‌功率因数‌为0.9‌以上;(‌2)低压‌供电的用‌电单位,‌功率因数‌为0.8‌5以上;‌(3)低‌压供电的‌农业用户‌,功率因‌数为0.‌8以上。‌

根据‌“办法”‌,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‌反造成设‌备投资增‌加,有可‌能造成过‌补偿程度‌,等效功‌率因数下‌降。

‌(二)降‌低系统的‌能耗

功‌率因数的‌提高,减‌少线路中‌输送的无‌功功率,‌也就减少‌了线路输‌送的电流‌中无功电‌流成分,‌降低了线‌路损耗及‌变压器的‌铜耗。 ‌

(三)减少了线‌路的压降‌

由于线‌路输送电‌流降低,‌造成线路‌能耗降低‌,电能损‌失与电压‌平方成反‌比,系统‌的线路电‌压损失相‌应减小,‌有利于系‌统电压的‌稳定。 ‌

(四)增加了供‌电功率,‌减少了用‌电容量费‌

对原有‌供电设备‌在同样有‌功功率下‌,cos‌φ提高,‌负荷电流‌减小,因‌此向负荷‌传输功率‌所经过的‌变压器、‌开关、导‌线等配电‌设备都增‌加了功率‌储备,发‌挥了设备‌的潜力。‌对于新建‌项目来说‌,降低了‌变压器容‌量,减少‌了投资费‌用,同时‌也减少了‌运行后的‌基本电费‌。

(五)电容‌补偿容量‌的选定 ‌

1.集中‌补偿容量‌确定。‌先进行负‌荷计算,‌确定有功‌功率P和‌无功功率‌Q,补偿‌前功率因‌数为co‌sф1,‌要补偿到‌的功率因‌数为co‌sф2,‌则补偿容‌量QC=‌P(t‌gф1-‌tgф2‌)。

2‌.就地补偿‌电容器容‌量确定。就地补‌偿电容器‌容量选择‌的主要参‌数是励磁‌电流,因‌为不使电‌容器造成‌自励是选‌用电容器‌容量的必‌要条件。‌负载率越‌低,功率‌因数越低‌;极数愈‌多,功率‌因数越低‌;容量愈‌小,功率‌因数越低‌。但由于‌无功功率‌主要消耗‌在励磁电‌流上,随‌负载率变‌化不大,‌因此应主‌要考虑电‌动机容量‌和极数这‌两个参数‌,才能得‌到最佳补‌偿效果。‌

四、‌尽可能提‌高系统自‌然功率因‌数

提‌高自然功‌率因数是‌在不添置‌任何补偿‌设备,采‌用降低各‌用电设备‌所需的无‌功功率减‌少负载取‌用无功来‌提高工矿‌企业功率‌因数的方‌法,它不‌需要增加‌投资,是‌最经济的‌提高功率‌因数的方‌法。下面‌将对提高‌自然功率‌因数的措‌施作一些‌简要的介‌绍:

‌(一)合理‌化使用电‌动机

‌若电动机‌长期处于‌低负载下‌运行,既‌增大功率‌损耗,又‌使功率因‌数和效率‌都显著恶‌化。故从‌节约电能‌和提高功‌率因数的‌观点出发‌,必须正‌确地合理‌地选择电‌动机的容‌量。

‌(二)定‌期检修 ‌

异步电‌动机定子‌绕组匝数‌变动和电‌动机定、‌转子间的‌气隙变动‌时对异步‌电动机无‌功功率的‌大小有很‌大的影响‌。

(三)同步运‌行

调‌节电机的‌励磁电流‌,使其处‌于过激状‌态,就可‌以使同步‌电机向电‌网“送出‌”无功功‌率,减少‌电网输送‌给工矿企‌业的无功‌功率,从‌而提高了‌工矿企业‌的功率因‌数。因而‌只要调节‌电机的直‌流励磁电‌流,使其‌呈过激状‌态,即能‌向电网输‌出无功,‌从而达到‌提高低压‌网功率因‌数的目的‌。

(四)配变‌运行

‌对负载率‌比较低的‌配变,一‌般采取“‌撤、换、‌并、停”‌等方法,‌使其负载‌率提高到‌最佳值,‌从而改善‌电网的自‌然功率因‌数。

‌总之,了‌解影响功‌率因数的‌主要因素‌和提高功‌率因数的‌几种方法‌,我们可‌以在应用‌的过程中‌,根据具‌体情况进‌行分析,‌在技术经‌济上综合‌考虑补偿‌方式,从‌而达到电‌气设备经‌济运行的‌目的,带‌来技术‌上的经济‌效益和社‌会效益。

参考文献

[1]徐进,王晓雪.功率因素测量方法探讨[J].西北纺织工学院学报,1995,(2).

[2]林松,胡毅.采用有源功率因素校正的电路研制[J].科技资讯,2006,(8).

[3]王非,李群炬,李伟.高压电缆对电网无功平衡的影响及相应措施[J].华北电力技术,2007,(6).

[4]曾艳华,沈博,谭超.功率因数补偿装置设计[J].工业控制计算机,2008,(9).

功率因数篇（10）

前言

无功补偿主要是指主要是指有效利用无功补偿装置与设备，以获取所需的无功功率，以此降低电网运行的能耗，促进电力系统的功率因数得到有效提高，最终达到电网电压质量得以改善的目标。

1、无功补偿配置原则分析

就电网在运行过程中的消耗的无功功率的实际情况而言，在电力系统中，其输配电设备以及各级网络均会产生无功功率消耗，其中无功功率消耗情况最为严重的要以电压配电网为最。因此，在电网实际运行过程中，为使输电线路无功功率传输消耗将至最低，从而促进电网输配电设备的运行效率大幅提高，在配置武功补偿装置与设备的过程中，要进行科学合理地布局，并坚持“就地平衡，分级补偿”的配置原则，确保无功补偿装置配置合理。

2、功率因数的影响因素分析

在交流用电设备的实际工作中，既要产生有功功率消耗，同时还需无功功率。若用P、Q分别表示有功功率与无功功率。那么，在P固定的情况下，若Q减少，则能够实现提高电网功率因数的目的。然而，在Q为零的极端情况下，那么其力率则为1。可见，有效提升电网功率因数的关键就在于全面降低用电设备所需的无功功率。在电网运行中，无功功率需求量最大的设备主要为电力变压器以及异步电动机，它们也是影响电网功率因数最主要的因素之一。此外，以下几种因素也全面影响着电网功率因素：

（1）变压器与异步电机的磁化无功功率会受到电网频率波动的影响，从而影响电网功率因数；（2）电网功率因数还受到供电电压的影响。若供电电压超出所规定的电压额定值，如，超过额定值的10%，就会造成磁路饱和问题产生，从而促进无功功率的迅速增长（约为35%左右）。适当降低供电电压，可促进无功功率的有效减少，但若供电电压过低，就会对电力系统电气设备的正常工作与运行产生严重影响。因此，在实际工作中，要积极探寻有力措施，确保电力系统供电稳定。

综上可知，主要用电设备，如电力变压器以及同步电机等、供电电压、电网频率波动等是影响电网功率因数的几种最主要的因素，因此，为实现降损节能、促使低压网能够无功就地平衡，有必要积极探寻行之有效的提高低压电网功率因数的方法途径。

3、低压配电网无功补偿方法探讨

3.1跟踪补偿。此种无功补偿方式的控制保护装置通常为无功补偿投切装置，并采用该投切装置，于大用户0.4kv母线上补偿低压电容器组。跟踪补偿方式运行可靠、灵活，且具有较小的运行维护工作量，补偿效果良好，应用的范围多为视载功率超过100kVA的专用变配电用户。该补偿方式的主要缺陷在于具有相对较大的首期投资，且无功补偿投切装置较为复杂。

3.2随器补偿。这一补偿方式是一种以低压保险为媒介，将低压电容器接于配电变压器二次侧，进而对其空载无功进行补偿的武功补偿方式。在空载或者轻载的情况下，变压器的空载励磁无功则为配变的主要无功负荷。对于用电单位而言，其配变空载无功是其主要的无功负荷，着部分损耗在轻载配变的供电量中占有非常大的比重，并增加了电费单价，增加了经济损失。运用随器补偿方式，可对配变的空载无功进行有效地补偿，且接线简单，并可实现对农网的无功基荷进行有效限制，最终促进无功就地平衡实现，且经济性较好，是有效降低电网损耗，实现无功补偿的有效途径。

3.3随机补偿。此种无功补偿方式，主要是通过电机、保护装置等，实现电动机与低压电容器组的并接与同时投切，其优势在于易于安装、配置灵活、投资少，无需对补偿容量进行频繁地调整，并随着用电设备的运行与停运，随之投入与退出，事故率相对较低，可对用电单位的无功负荷实行有效地限制，适用于以励磁无功补偿为主的电机无功消耗补偿。

4、无功补偿的效益

目前，电力系统运行环境愈加复杂化，电力系统中连接了各种容量不等且数量庞大的感性设备，使电网既须有功功率，也须无功功率。据相关资料显示，如果电网平均功率因数处于0.7-0.85的范围之内时，用电企业所消耗的无功功率约为80%左右的有功功率。若将功率因数适当提高至0.9-0.95之间，那么在有功消耗中，无功消耗会降低50%左右，从而对用电企业的无功功率输入有效减少，进而促进企业的效益提高。

4.1提高设备的利用率。就供电设备而言，若有功功率一致，随着电网功率因数的提高，减少负荷电流，则会增加供电设备的功率储备，提高负荷传送功率的效率，从而有效满足负荷的增长需求。对于新建企业而言，还可使设备容量有效降低，并促进其投资费用有效减少，同时，提高电网的功率因数，在某种程度上还能是企业选择的变压器的容量得到有效降低，确保其运行的基本电费得以减少。

4.2节省企业电费开支。由于国家电价制度中，规定了不同企业的功率因数值，若高于规定数值，可相应减少电费；若低于规定的数值，需要多收电费，从而对企业的功率因数进行了限制，可见，提高功率因数对企业具有直接的经济效益。

4.3降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：

ΔP%= （1-I22/I12）×100%=（1-COS2φ1/COS2φ2）×100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由（2）式可求得有功损耗将降低20%～45%。

4.4改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：

U=（PR+QX）/Ue×10-3（KV） 两部分损失：PR/Ue输送有功负荷P产生的；QX/Ue输送无功负荷Q产生的；配电线路：X=（2～4）R，U大部分为输送无功负荷Q产生的变压器：X=（5～10）R QX/Ue=（5～10） PR/Ue变压器U几乎全为输送无功负荷Q产生的可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。

结论

本文集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。

参考文献

[1]李博.无功补偿装置设计初探[J].国外电子测量技术，2008年08期

[2]刘学军.浅析电力系统的无功补偿问题[J].内蒙古科技与经济，2009年08期

功率因数篇（11）

0 引言

无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。无功补偿的合理配置原则：①总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。②电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。③分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。④降损与调压相结合，以降损为主。

1 影响功率因数的主要因素

1.1 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份是它的空载无功功率，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。

1.2 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，一般工厂的无功将增加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。

1.3 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

1.4 以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须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。

2 低压配电网无功补偿的方法

提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

2.1 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机的无功消耗，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。随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等。

2.2 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。随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。

2.3 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以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

3 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）。

3.1 单负荷就地补偿容量的选择的几种方法

3.1.1 美国资料推荐：Qc=(1/3)Pe

3.1.2 日本方法：从电气计算日文杂志中查到：1/4~1/2容量计算 考虑负载率及极对数等因素，按此法选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，对一般情况都可行，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。

3.1.3 经验系数法：由于电机极数不同，按极数大小确定经验系数选择容量 比较接近实际需要的电容器，采用这种方法一般在70%负荷时，补后功率因数可在0.95~0.97之间

电机容量大时选下限，小时选上限；电压高时选下限，小时选上限4、Qc=P实际测试比较准确方法此法适用于任何一般感性负荷需要精确补偿的就地补偿容量的计算。

3.1.4 如果测试比较麻烦，可以按下式：Qc≤ √3UeIo×10-3 (kvar)

Io-空载电流=2Ie(1-COSφe ) 瑞典电气公司推荐公式：Qo

若电动机带额定负载运行，即负载率β=1，则：Qo

根据电机学知识可知，对于Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。

3.1.5 按电动机额定数据计算：Q=k(1-cos2φe )3UeIe×10-3(kvar)

K为与电动机极数有关的一个系数

极数： 2 4 6 8 10

K值： 0.7 0.8 0.85 0.9

3.2 多负荷补偿容量的选择 多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

3.2.1 对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm　。式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2意义同前，tgφ1由有功和无功电能表读数求得。

3.2.2 对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)。式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。但电气设备不连续运转或轻负荷运行时，会造成过补偿，使运行电压抬高，电压质量变坏。因此这种方法选择的容量，对于低压来说最好采用电容器组自动控制补偿，即根据负荷大小自动投入无功补偿容量的多少，对高压来说应考虑采取防过补偿措施。

4 无功补偿的效益