梁丙其
（国能包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014060）
0.引言
电力系统不仅担负着电力负荷中的有功功率P，而且还担负着无功功率Q。有功功率P无功功率Q和视在功率S之间的关系为：，而P与S之比即，cosφ就是电力系统中的功率因数，在电力系统中功率因数的值越大越好[1]。如能做到这一点，即功率因数越大，其视在功率所提供的有功功率将越大，无功功率将减少，从而减少系统无功功率的损耗。
1.低功率因数的危害
1.1 电流增大
一个设计好的用电负荷，当供电电压不变时，电流与功率因数成反比，即功率因数值越低，其电流值就会越大，如公式（1）所示：
式中P为用电负荷的有功负荷，U为线电压，Ic为供电电流。由此可见，电力系统功率因数cosφ与供电电流值Ic成反比例关系。发电机、变压器、供电线路的额定容量都是正比于其输出的电流，从而也就反比与功率因数，所以在输出同样功率的条件下，当电压值一定时，功率因数cosφ值越小，要求输出的电流值就会越大。
1.2 铜损大
在一定的负荷下输电线路功率因数低时其铜损也在增大，线路损失公式为：
如果把公式（1）代入其中就得到：
由此可见：设备的铜损△P与电流值的平方值成正比关系，而与功率因数的平方成反比关系,功率因数cosφ越小，则铜损值△P就越大，进而导致效率也就变的越低。与此相似，当功率因数很低时，对于传递同样的功率，则电流加大。所以若导线尺寸相同则电能传输系统就意味着有更大的能量损失。
1.3 供电设备的容量不能被充分利用
例如一点，容量为100kVA的单相变压器，设它在额定电压，额定电流下运行。在功率因数为1时，它传输的有功功率为P=100×cosφ=100kW它的容量得到了充分的利用，但是当负载的功率因数cosφ=0.8时，它能传输的有功功率降为80kW容量的利用率有了很大的下降，这说明功率因数越小，供电设备容量的利用率就越不充分。
1.4 引起电力系统供电质量的下降和电能损耗的增大
由于功率因数cosφ值的降低，线路的电流值将会增大，势必造成线路的电压降增大，这将会导致线路末端的电压值降低，若要满足电力系统末端用户用电的要求，则要提升线路始端的供电电压值。对于输电线路和配电线路来说，线路中的损耗与电流的大小平方成正比，当输送同样大小的有功功率P=IUcosφ功率因数越低输电线路中的电流就越大，而供电线路的损耗与其电流值的平方成正比例关系增加。
2.影响功率因数低的原因
2.1 发电量任务的限制
由于发电厂有发电任务这个硬性指标，所以在一般情况下他们是尽量多发有功来完成生产任务，因此在调整发电机有功时，无功会自动地向反方向变化，这种现象可以通过“发电机的功角”特性来加以解释，发电机的有功功率正比于sinφ,为了增加有功，当增大汽门时发电机的功角φ就会增大，sinφ也就会增大，但是发电机的无功功率正比于cosφ，当φ角增大时cosφ反而会减小，所以无功会自动下降，针对这种情况，要求我们的运行值班员在发现电厂的无功持续较低时，立即通过电力调度通知电厂值班员要求他们在电压允许的情况下增加无功以满足电力系统的要求。
2.2 感性设备的连续运行或低负荷运行
首先，在选择异步电动机时，不仅要关注电动机机械性能的适用性，还要充分考虑电动机的各项电气参数指标是否合理，根据工艺需求合理设计并选择电动机的额定功率、额定电压、电流以及其他规格型号等，使其处于经济运行状态。若电动机设计容量过大，形成大马拉小车的状态，使电动机长期处于低负荷状态运行，这种运行方式不仅会增大功率损耗，还会使得功率因数大幅降低，严重影响运行效率。其次，对于异步电动机的检修质量还需要进一步的提高。因为当异步电动机定子转子间的气隙变动时，或者异步电动机定子绕组匝数发生变动时，都会对异步电动机无功功率产生很大的影响。据统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中异步电动机的无功功率的消耗占了60%～70%，而异步电动机空载时所消耗的无功又占了总无功消耗的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。
3.采取的措施
3.1 无功功率补偿
简称无功补偿装置，它在电力系统中所承担的主要作用就是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输电线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处于一个非常重要并且不可缺少的位置。合理地设计并选择无功补偿装置，可以提高供电质量并最大限度地减少供电网络不必要的损耗，使电网的供电质量得到很大的提高[2]。
3.2 无功补偿的原理
由于电力系统中的负荷大部分是感性的。感性负荷的总电流是滞后电压相量U一个角度，这个角度就是功率因数角，这个总电流又分为：有功电流和无功电流，有功电流为Ir、无功电流为IL，IL滞后电压相量90°把电容器并接在感性负荷回路当中时，由于容性电流IC超前前电压相量90°。那么，容性电流与感性电流正好相反相差180°，两者之间可以相互补充，从而可以抵消部分感性电流，或者说是补偿一部分无功电流。如果我们补偿得当，可以将功率因数提高到1即φ为零[3]。
3.3 无功补偿的措施
单位10kV系统采用了TWK3-10高压并联电容器自动投切成套装置，并且考虑了整套装置的经济性与可靠。它采用动态无功自动跟踪补偿无功功率，不过补、不欠补，降低网损，高效节能，抑制系统谐波，可控制一至两台变压器，1～8组并联电容器组。即可实现电压、无功的综合控制，又可在无补偿电容器时单独控制变压器调压或变压器不具备有载调压条件时单独控制补偿电容器的投切，可控制等容量并联电容器组，又可控制不等容量并联电容器组。对等容量并联电容器组，根据无功量的判断需投切电容器时，按各并联电容器组动作次数、大小均衡投切，对不等容量并联电容器组，按无功量的大小自动选择，匹配并联电容器组的投切，并兼顾各分组电容器的动作次数，由于该电容器组实现投切过程全部自动化，智能化、最优化，的控制系统，经过几年运行，10kV系统满足了设备的需求，确保生产的顺利进行。
3.4 采用集中无功补偿的优点
（1）它不仅可以起到一定的补偿作用，而且还能减少对电力系统的无功消耗，从而合理地提高了功率因数。（2）它还能对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压波动。（3）它可以降低线路损耗。
4.人的因素
在电力系统运行中，要提高功率因数，人的因素也是很重要的。就是我们的运行值班人员要认真监视整个系统运行情况，发现功率因数低不能达到要求时，应及时与各方联系，是功率因数提高使之达到系统要求。
5.结语
合理的提高功率因数不仅可以增强电力系统的稳定，而且能够提高企业的经济效益，是保证电力系统电压质量、降低网络损耗以及安全运行重要的条件。运行中还要根据运行情况采取相应的措施提高功率因数，降低无功损耗，提高经济效率。
