改善和提高电网功率因数方法探讨

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1、改善和提高电网功率因数的方法探讨摘要：本文论述电网功率因数低的原因及其所引起的不利影响，提出改善和提高功率因数的方法，分析了无功补偿方法，阐述了并联电容器的优缺点、补偿原理及其容量选择方法，并提出了无功补偿实效的验证方法。关键词：电力电网无功补偿矿山企业电网中的各种用电负载一般为感性负载（如：电动机、变压器等），它们工作时，除了消耗有功功率外，还要大量消耗无功功率，这就造成电网功率因数低，降低了供电效率，造成了电能的浪费。因此，笔者就如何改善和提高功率因数进行探讨。一、电网功率因数低的原因：1、电动机的负荷率低：目前矿山企业越来越多使用6kV高压电动机，与用户

2、变压器接在同一电网（6kV电网）上；而电动机的负荷率一般在70%以下，甚至更低。电动机的低负荷运行对功率因数影响很大，因为电动机空载时所消耗的无功功率已为额定负荷时总无功功率的60%~70%；即随负荷增加而增加不多。电动机在有功负荷P时，所消耗的无功功率为：Q=Q0+(Qe–Q0)·()2（1）其功率因数为：cosφ==（2）式中：Q0——电动机空载时的无功功率；Qe——电动机额定功率时的无功功率；Pe——电动机的额定功率。由式中我们可以看出，当电动机有功功率P值很小时，其功率因数下降很大。2、变压器的负荷率低：一般变压器的空载无功功率占变压器满载时无功功率的

3、80%，变压器在负荷率βT=时，所消耗的无功功率为Q=Q0+β·△Qe（3）而功率因数cosφ==（4）式中：Q0——变压器空载时的无功功率；13△Qe——负荷由0~100%变动时变压器无功功率的增长；WQ——在一定负荷率时变压器消耗的无功功率；WP——在一定负荷率时变压器输出的有功功率。由式（4）中可以看出，变压器在负荷低时运行对电网功率因数也影响很大。3、“负荷中心”偏离原设计负荷中心引起无功功率损耗：由于矿山企业的不断发展变化，“负荷中心”发生变化，供电半径因此增大。当输电线路的负荷一定时，无功功率的损耗与线路的长度成正比。即：△Q=·X=3I2X式中：

4、△Q——输电线路的无功功率损耗；P——通过输电线路的有功功率；Q——通过输电线路的无功功率；U——输电线路的额定电压；X——输电线路的电抗；I——输电线路的电流。二、功率因数低所引起的不利影响：功率因数低在电网运行中会造成很多不利影响，主表现在如下几个方面：1、功率因数低会增加有功功率损耗而造成电能浪费，同时也会增加企业的电力成本。电网有功功率的损耗与功率因数的关系：△P=·R=·R式中：△P——输电线路的有功功率损耗；S——通过输电线路的视在功率；R——输电线路的电阻；cosφ——输电线路的功率因数。由上式可以看出，有功功率损耗与功率因数的平方成反比，随着功

5、率因数的恶化，有功功率损耗也急剧增加，大大地增加了企业的电力成本。2、功率因数低会增加电压损耗，而使供电质量下降。线路的电压损耗与功率因数的关系：△U=·(Rcosφ+Xsinφ)=式中：△U——输电线路的电压损耗；tgφ——对应线路cosφ的正切值。3、功率因数低会减少有功功率的传输。输电线路在一定的电压降下，其有功功率P与功率因数的关系：P=13电厂通过电网输送的总功率（视在功率S=）是不变的，功率因数的变化是有功功率P与无功功率Q之间的比值变化引起（如图一所示），当功率因数由cosφ2下降至cosφ1时，电网输出的无功功率将由Q2增大到Q1，由于视在功率

6、S不变，则有功功率将P2降低到P1。由此可见，功率因数降低就会减少线路的有功功率传输，或者被迫增大导线的截面，这就造成电网不能经济合理地运行。三、改善和提高功率因数的办法：改善和提高功率因数的方法有：一是设法提高自然功率因数，二是合理选用无功功率补偿装置来提高功率因数。1、提高自然功率因数的方法：在矿山企业中，大量消耗无功功率的而使功率因数降低的主要设备是电动机和变压器，所以应选定此两者为提高功率因数的主要对象。提高自然功率因数的方法如下：1）、提高电动机和变压器的负荷率，并将长期负荷低的变压器置换下来；2）、在可能情况下，降低电动机的端电压，减少无功功率的消

7、耗；3）、加强规划工作，采用合理的接线方式，做到电网布局合理；4）、加强运行管理，做好调荷工作，减少或定期切除低负荷变压器。这些方法的采用，必须视实际情况和具体条件而定。2、无功功率补偿的方法：无功功率补偿的方法很多，根据矿山企业实际，一般常用电力电容器作为补偿装置；它具有安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小（每kvar无功功率损耗约为0.3–0.4%以下）等优点，但缺点是短路稳定性差、损坏不能修复等。这种方法是当前国内外广泛采用的补偿方法。电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。Ⅰ、串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，

8、以改善输电线路参数，降低电压损失，提高