系部：
專業：電氣工程及其自動化
姓名：
班級：
學號：
指導教師：
摘要
隨著我國電力的不斷發展，對於供用電的要求也越來越嚴格，它是我們日常生活中不可缺少的部分，是整個國民經濟的重要組成部分，它直接影響著工農業生產的發展和人民生活的提高，是當今社會經濟發展和人民群眾日常生活不可缺少的主要能源。對廣大供電企業來說，用戶功率因數的高低，直接關系到電力網中的功率損耗和電能損耗，關系到供電線路的電壓損失和電壓波動，而且關系到節約用電和整個供電區域的供電質量，這是眾所周知的道理。因此，提高電力系統的功率因數，已成為電力工業中壹個重要課題，而提高電力系統的功率因數，首先就要提高各用戶的功率因數。文中簡要集中探討了影響電網功率因數的主要因素以及低壓無功補償的幾種使用方法，以及確定無功補償容量從而提高電力系統功率因數的壹般方法。
[關鍵詞] 功率因數 影響因素 補償方法 容量確定
目錄
壹、緒論 4
二、主要內容： 6
1、影響功率因數的主要因素 6
1.1、電感性設備和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備 6
1.2、供電電壓超出規定範圍也會對功率因數造成很大影響 7
1.3、電網頻率的波動也會對異步電動機和變壓器的磁化無功功率造成壹定的影響 7
2、低壓網的無功補償 8
2.1、低壓網無功補償的壹般方法 8
2.1.1、 隨機補償 8
2.1.2、 隨器補償 8
2.1.3、跟蹤補償 9
2.2、 采用適當措施，設法提高系統自然功率因數 9
2.2.1、合理選用電動機 10
2.2.2、 提高異步電動機的檢修質量 10
2.2.3、 采用同步電動機或異步電動機同步運行補償 10
2.2.4、 正確選擇變壓器容量提高運行效益 11
3、 功率因數的人工補償 12
3.1、 變電站最常用的安裝並聯電容器組 12
3.2 並聯補償移相電容器，應滿足以下電壓和容量的要求 12
3.3 分相補償 13
三、結束語 14
四、參考文獻 15
壹、緒論
許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，無功功率是恒量能量轉換規模的物理量；因此在供用電系統中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺壹不可。
在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數COSφ，其計算公式為：COSφ=P/S
在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
用戶功率因數的高低，對於電力系統發、供、用電設備的充分利用，有著顯著的影響。無功功率補償，又叫就地補償，適當提高用戶的功率因數，不但可以充分的發揮發、供電設備的生產能力、減少線路損失、改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和為用戶本身節約電能。因此，對於全國廣大供電企業，不但可以減輕上壹級電網補償的壓力，改善提高用戶功率因數，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費。其社會效益及經濟效益都會是非常顯著的。
二、主要內容：
1、影響功率因數的主要因素
1.1、電感性設備和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備
大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行並盡可能提高負載率。電力變壓器消耗的無功功率壹般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處於低負載運行狀態。
1.2、供電電壓超出規定範圍也會對功率因數造成很大影響
當供電電壓高於額定值的10%時，由於磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110％時，壹般無功將增加35％左右。當供電電壓低於額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。由Q=UI*Sin?推出Sin?=Q∕UI,所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
1.3、電網頻率的波動也會對異步電動機和變壓器的磁化無功功率造成壹定的影響
綜上所述，我們知道了影響電力系統功率因數的壹些主要因素，因此我們要尋求壹些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的壹些實用方法，使低壓網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。
2、低壓網的無功補償
2.1、低壓網無功補償的壹般方法
低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償和跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用範圍及使用該種補償方式的優缺點。
2.1.1、 隨機補償
隨機補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備並接，它與用電設備***用壹套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用於補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。此種方式可較好地限制農網無功峰荷。
隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，不會造成無功倒送，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
2.1.2、 隨器補償
隨器補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器二次側，以無功補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農網無功負荷的主要部分，對於輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利於電費的同網同價。
隨器補償的優點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之壹。
2.1.3、跟蹤補償
跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4KV母線上的補償方式。適用於100KVA以上的專用配電用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。
跟蹤補償的優點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。
2.2、 采用適當措施，設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是壹種最經濟的提高功率因數的方法。下面將對提高自然功率因數的措施做壹些簡要的介紹。
2.2.1、合理選用電動機
合理選擇電動機，使其盡可能在高負荷率狀態下運行。在選擇電動機時，既要註意它們的機械特性，又要考慮它們的電氣指標。舉例說，三相異步電動機（100KW）在空載時功率因數僅為0.11，1/2負載時約為0.72，而滿負載時可達0.86。所以核算負荷小於40%的感應電動機，應換以較小容量的電動機，並合理安排和調整工藝流程，改善運行方式，限制空載運轉。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確合理的選擇電動機的容量。
2.2.2、 提高異步電動機的檢修質量
實驗表明，異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動是對異步電動機無功功率的大小有很大影響。因此檢修時要特別註意不使電動機的氣隙增大，以免使功率因數降低。
2.2.3、 采用同步電動機或異步電動機同步運行補償
由電機原理可知，同步電動機消耗的有功功率取決於電動機上所帶機械負荷的大小，而無功取決於轉子中的勵磁電流大小，在欠激狀態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過激狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，只要調節電機的勵磁電流，使其處於過激狀態，就可以使同步電機向電網“送出”無功功率，減少電網輸送給工礦企業的無功功率，從而提高了工礦企業的功率因數。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接並通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行狀態，這就是“異步電動機同步化”。因而只要調節電機的直流勵磁電流，使其呈過激狀態，即可以向電網輸出無功，從而達到提高低壓網功率因數的目的。
2.2.4、 正確選擇變壓器容量提高運行效益
對於負載率比較低的變壓器，壹般采取“撤、換、並、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。如：對平均負荷小於30%的變壓器宜從電網上斷開，通過聯絡線提高負荷率。
通過以上壹些提高加權平均功率因數和自然功率因數的敘述，或許我們已經對“功率因數”這個簡單的電力術語有了更深的了解和認識。知道了功率因數的提高對電力企業的深遠影響，下面我們將簡單介紹對用電設備進行人工補償的方式和對補償容量的確定方法。
3、 功率因數的人工補償
功率因數是工廠電氣設備使用狀況和利用程度的具有代表性的重要指標，也是保證電網安全、經濟運行的壹項主要指標。供電企業僅僅依靠提高自然功率因數的辦法已經不能滿足工廠對功率因數的要求，工廠自身還需要裝設補償裝置，對功率因數進行人工補償。
3.1、 變電站最常用的安裝並聯電容器組
從上圖可以看出，在原來的電路中根據基爾霍夫定律，流入的電流等於流出的電流，但是並聯接入電容器，在相量圖中得知?角明顯小於原來的角，因此，能提高功率因數，提高線路電能傳輸能力，減少線路上的損耗。
3.2 並聯補償移相電容器，應滿足以下電壓和容量的要求
Ue?c≥Ug?c
nQg?c≥Qc
式中
Ue?c——電容器的額定電壓（KV）
Ug?c——電容器的工作電壓（KV）
n——並聯的電容器總數
Qg?c——電容器的工作容量（Kvar）
Qc——電容器的補償容量（Kvar）
3.3 分相補償
在民用建築中大量使用的是單相負荷，照明、空調等由於負荷變化的隨機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡，尤其是住宅樓在運行中三相不平衡更為嚴重。由於調節補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意壹相，造成未檢測的兩相要麽過補償，要麽欠補償。如果過補償，則過補償相的電壓升高，造成控制、保護元件等用電設備因過電壓而損壞；如果欠補償，則補償相的回路電流增大，線路及斷路器等設備由於電流的增加而導致發熱被燒壞。這種情況下用傳統的三相無功補償方式，不但不節能，反而浪費資源，難以對系統的無功補償進行有效補償，補償過程中所產生的過、欠補償等弊端更是對整個電網的正常運行帶來了嚴重的危害。
對於三相不平衡及單相配電系統采用分相電容自動補償是解決上述問題的壹種較好的辦法，其原理是通過調節無功功率參數的信號取自三相中的每壹相，根據每相感性負載的大小和功率因數的高低進行相應的補償，對其它相不產生相互影響，故不會產生欠補償和過補償的情況。
三、結束語
本文淺談了功率因數對廣大供電企業的影響以及提高功率
因數所帶來的經濟效益和社會效益，尤其是最重要的線損（最為
重要的是降損，分為技術降損和管理降損），介紹了影響功率因
數的主要因素以及提高功率因數的壹般方法，還闡述了如何確定
無功功率的補償容量及無功功率的三種人工補償的具體方式。我
們只有端正自己的認知態度，很好的去歸納，總結這些知識的重
要部分，做好自己的本質工作，並且能在此基礎上再更上壹個臺
階，用自己的實際行動，為供電事業貢獻出自己的微薄之力。
四、參考文獻
1、運新，《電監察》水利電力出版社
2、靳龍章 丁毓山，《網無功補償實用技術》國水利水電出版社